TED-Ed
Jon Bergmann: Just how small is an atom?
Filmed:
Readability: 3.1
5,793,993 views
Just how small are atoms? Really, really, really small. This fast-paced animation from TED-Ed uses metaphors (imagine a blueberry the size of a football stadium!) to give a visceral sense of just how small atoms are. Lesson by Jon Bergmann, animation by Cognitive Media.
Jon Bergmann - Educator
Jon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting. Full bio
Jon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:26
You probably already know
0
13809
1200
Вам хорошо известно,
00:28
everything is made up
of little tiny things called atoms
of little tiny things called atoms
1
15033
2690
что всё состоит из крохотных частиц,
называемых атомами.
называемых атомами.
00:30
or even that each atom
is made up of even smaller particles
is made up of even smaller particles
2
17747
2961
Вам также известно, что атомы
состоят из более мелких частиц,
состоят из более мелких частиц,
00:33
called protons, neutrons and electrons.
3
20732
2122
называемых протонами,
нейтронами и электронами.
нейтронами и электронами.
00:35
And you've probably heard
that atoms are small.
that atoms are small.
4
22878
2287
Однако вряд ли вы знаете,
насколько малы атомы.
насколько малы атомы.
00:38
But I bet you haven't ever thought
about how small atoms really are.
about how small atoms really are.
5
25189
4160
Уверен, вы даже не задумывались,
насколько они малы.
насколько они малы.
00:42
Well, the answer is
that they are really, really small.
that they are really, really small.
6
29373
3716
Ответ прост: да, они и правда
очень-очень малы.
очень-очень малы.
00:46
So you ask, just how small are atoms?
7
33908
3039
Вы спросите: «Как малы атомы?»
00:49
To understand this,
let's ask this question:
let's ask this question:
8
36971
3073
Чтобы это понять,
зададим себе другой вопрос:
зададим себе другой вопрос:
00:53
How many atoms are in a grapefruit?
9
40068
1908
«Сколько атомов в одном грейпфруте?»
00:55
Well, let's assume that the grapefruit
is made up of only nitrogen atoms,
is made up of only nitrogen atoms,
10
42721
3429
Представим, что грейпфрут состоит только
из атомов азота.
из атомов азота.
00:59
which isn't at all true, but there
are nitrogen atoms in a grapefruit.
are nitrogen atoms in a grapefruit.
11
46174
3658
Это неправда, но атомы азота
в грейпфруте действительно есть.
в грейпфруте действительно есть.
01:02
To help you visualize this,
let's blow up each of the atoms
let's blow up each of the atoms
12
49856
3031
Чтобы наглядно представить себе их число,
увеличим каждый атом
увеличим каждый атом
01:05
to the size of a blueberry.
13
52911
1813
до размера ягод черники.
01:07
And then how big
would the grapefruit have to be?
would the grapefruit have to be?
14
54748
3148
Каких же размеров
достигнет наш грейпфрут?
достигнет наш грейпфрут?
01:10
It would have to be the same size of
-- well, actually, the Earth.
-- well, actually, the Earth.
15
57920
4029
Он станет размером с...
нашу планету Земля.
нашу планету Земля.
01:14
That's crazy!
16
61973
1016
Невероятно!
01:16
You mean to say that if I filled
the Earth with blueberries,
the Earth with blueberries,
17
63013
2821
То есть, если наполнить шар
размером с Землю черничинами,
размером с Землю черничинами,
01:18
I would have the same number
of nitrogen atoms as a grapefruit?
of nitrogen atoms as a grapefruit?
18
65858
2977
мы получим число
атомов азота в грейпфруте.
атомов азота в грейпфруте.
01:21
That's right!
19
68859
1000
Именно так!
01:23
So how big is the atom?
20
70258
1533
Так насколько же мал атом?
01:25
Well, it's really, really small!
21
72761
1741
Что ж, он очень и очень мал!
01:28
And you know what?
It gets even more crazy.
It gets even more crazy.
22
75541
2435
Знаете что?
Дальше будет больше невероятного.
Дальше будет больше невероятного.
01:31
Let's now look inside of each atom
-- and thus the blueberry, right? --
-- and thus the blueberry, right? --
23
78000
3773
Заглянем внутрь атома,
то есть нашей черничины — так?
то есть нашей черничины — так?
01:34
What do you see there?
24
81797
1113
Что мы там увидим?
01:35
In the center of the atom
is something called the nucleus,
is something called the nucleus,
25
82934
2721
В центре атома находится то,
что называют ядром,
что называют ядром,
01:38
which contains protons and neutrons,
26
85679
1727
состоящее из протонов и нейтронов,
01:40
and on the outside, you'd see electrons.
27
87430
2061
снаружи ядра вы увидите электроны.
01:42
So how big is the nucleus?
28
89515
1461
Так насколько велико ядро?
01:44
If atoms are like blueberries
in the Earth,
in the Earth,
29
91381
2135
Если атомы Земли
будут размером с черничину,
будут размером с черничину,
01:46
how big would the nucleus be?
30
93540
1777
то насколько велико будет ядро?
01:48
You might remember the old pictures
of the atom from science class,
of the atom from science class,
31
95341
3217
Вспомните изображение атома
в учебниках по физике.
в учебниках по физике.
01:51
where you saw this tiny dot on the page
with an arrow pointing to the nucleus.
with an arrow pointing to the nucleus.
32
98582
3763
В центре маленькая точка,
от которой идёт стрелка с надписью «ядро».
от которой идёт стрелка с надписью «ядро».
01:55
Well, those pictures,
they're not drawn to scale,
they're not drawn to scale,
33
102369
2395
Эти картинки не рисуют
в настоящих пропорциях.
в настоящих пропорциях.
01:57
so they're kind of wrong.
34
104788
1615
Поэтому им лучше не верить.
01:59
So how big is the nucleus?
35
106427
1556
Так какой же размер у ядра?
02:01
So if you popped open the blueberry
and were searching for the nucleus ...
and were searching for the nucleus ...
36
108007
3969
Если «вскрыть» чернику
и поискать там ядро...
и поискать там ядро...
02:06
You know what? It would be invisible.
37
113236
2246
То не найдёте,
потому что оно будет невидимым.
потому что оно будет невидимым.
02:08
It's too small to see!
38
115506
1642
Слишком маленьким,
чтобы увидеть!
чтобы увидеть!
02:10
OK. Let's blow up the atom --
the blueberry --
the blueberry --
39
117944
2776
Что ж, давайте раздуем атом-черничину
02:13
to the size of a house.
40
120744
1232
до размера дома.
02:15
So imagine a ball that is as tall
as a two-story house.
as a two-story house.
41
122000
3738
Представьте себе мяч высотой
с двухэтажный дом.
с двухэтажный дом.
02:18
Let's look for the nucleus
in the center of the atom.
in the center of the atom.
42
125762
2477
Давайте поищем ядро в центре атома.
02:21
And do you know what?
It would just barely be visible.
It would just barely be visible.
43
128263
3295
Ну и? Оно будет едва заметным.
02:25
So to get our minds wrapped
around how big the nucleus is,
around how big the nucleus is,
44
132141
2821
Чтобы представить себе
настоящий размер ядра,
настоящий размер ядра,
02:27
we need to blow up the blueberry,
up to the size of a football stadium.
up to the size of a football stadium.
45
134986
3990
нам надо будет раздуть черничину
до размеров футбольного стадиона.
до размеров футбольного стадиона.
02:32
So imagine a ball the size
of a football stadium,
of a football stadium,
46
139000
2976
Представьте себе шар размером со стадион.
02:35
and right smack dab
in the center of the atom,
in the center of the atom,
47
142000
2976
И прямо посреди него,
в самом центре атома,
в самом центре атома,
02:38
you would find the nucleus,
and you could see it!
and you could see it!
48
145000
2334
можно будет обнаружить ядро
невооружённым глазом!
невооружённым глазом!
02:41
And it would be the size
of a small marble.
of a small marble.
49
148278
2624
Оно будет иметь размер
игрушечного стеклянного шарика.
игрушечного стеклянного шарика.
02:45
And there's more, if I haven't
blown your mind by now.
blown your mind by now.
50
152121
2556
Если ваш мозг ещё цел, то скажу больше.
02:47
Let's consider the atom some more.
51
154701
1620
Давайте ещё раз представим атом.
02:49
It contains protons,
neutrons and electrons.
neutrons and electrons.
52
156345
2197
Он состоит из протонов,
нейтронов и электронов.
нейтронов и электронов.
02:51
The protons and neutrons
live inside of the nucleus,
live inside of the nucleus,
53
158566
2429
Протоны и нейтроны находятся внутри ядра,
02:54
and contain almost
all of the mass of the atom.
all of the mass of the atom.
54
161019
2191
и на них приходится
почти вся масса атома.
почти вся масса атома.
02:56
Way on the edge are the electrons.
55
163234
1742
Далеко на границе атома — электроны.
02:58
So if an atom is like a ball
the size of a football stadium,
the size of a football stadium,
56
165000
2976
И если атом — это мяч
размером со стадион,
размером со стадион,
03:01
with the nucleus in the center,
and the electrons on the edge,
and the electrons on the edge,
57
168000
2905
в центре него — ядро,
а на границах электроны,
а на границах электроны,
03:03
what is in between the nucleus
and the electrons?
and the electrons?
58
170929
2286
то что же находится
между ядром и электронами?
между ядром и электронами?
03:07
Surprisingly, the answer is empty space.
59
174104
3007
Вы удивитесь.
Правильный ответ: «Ничего».
Правильный ответ: «Ничего».
03:10
(Wind noise)
60
177987
2570
(Ветер)
03:13
That's right. Empty!
61
180581
1395
Правильно! Пустота!
03:15
Between the nucleus and the electrons,
there are vast regions of empty space.
there are vast regions of empty space.
62
182000
4305
Между ядром и электронами —
обширные пространства пустоты.
обширные пространства пустоты.
03:19
Now, technically there are
some electromagnetic fields,
some electromagnetic fields,
63
186329
2572
Строго говоря, там —
электромагнитные поля.
электромагнитные поля.
03:21
but in terms of stuff,
matter, it is empty.
matter, it is empty.
64
188925
2911
Но в плане материи там пусто.
03:24
Remember this vast region of empty space
is inside the blueberry,
is inside the blueberry,
65
191860
3523
Запомните этот огромный кусок пустоты
внутри черничины,
внутри черничины,
03:28
which is inside the Earth,
66
195407
1895
которая размером с Землю,
03:30
which really are the atoms
in the grapefruit.
in the grapefruit.
67
197326
2185
которая — число атомов грейпфрута.
03:32
OK, one more thing,
if I can even get more bizarre.
if I can even get more bizarre.
68
199535
3441
Хорошо, вот ещё что.
Пусть это покажется ещё более странным,
Пусть это покажется ещё более странным,
03:36
Since virtually all the mass
of an atom is in the nucleus --
of an atom is in the nucleus --
69
203769
3586
но поскольку практически вся масса
атома находится в ядре, —
атома находится в ядре, —
03:40
now, there is some amount
of mass in the electrons,
of mass in the electrons,
70
207379
2649
хотя электроны тоже имеют массу —
03:43
but most of it is in the nucleus --
71
210052
2021
бо́льшая же её часть
приходится на ядро,
приходится на ядро,
03:45
how dense is the nucleus?
72
212097
1772
насколько ядро плотное?
03:46
Well, the answer is crazy.
73
213893
1919
Ответ покажется невероятным.
03:48
The density of a typical nucleus
74
215836
1890
Плотность обычного ядра —
03:50
is four times 10 to the 17th
kilograms per meter cubed.
kilograms per meter cubed.
75
217750
3226
4 умножить на 10 в семнадцатой степени
килограмм на метр кубический.
килограмм на метр кубический.
03:54
But that's hard to visualize.
OK, I'll put it in English units.
OK, I'll put it in English units.
76
221615
3329
Трудно себе это представить.
Специально в английских единицах:
Специально в английских единицах:
03:57
2.5 times 10 to the 16th pounds
per cubic feet.
per cubic feet.
77
224968
4008
2,5 на 10 в шестнадцатой степени
фунтов на кубический фут.
фунтов на кубический фут.
04:02
OK, that's still kind of hard to figure.
78
229864
1905
Это всё равно трудно вообразить.
04:04
OK, here's what I want you to do.
79
231793
2101
Что ж, давайте проведём эксперимент.
04:06
Make a box that is one foot
by one foot by one foot.
by one foot by one foot.
80
233918
3524
Возьмём коробку размером 30х30х30 см.
04:10
Now let's go and grab
all of the nuclei from a typical car.
all of the nuclei from a typical car.
81
237466
3687
Теперь возьмём все ядра
среднего автомобиля.
среднего автомобиля.
04:14
Now, cars on average weigh two tons.
82
241177
2334
Обычно автомобили весят две тонны.
04:16
How many cars' nuclei would you
have to put into the box
have to put into the box
83
243535
3536
Ядра скольких автомобилей
уместились бы в коробке,
уместились бы в коробке,
04:20
to have your one-foot-box have
the same density of the nucleus?
the same density of the nucleus?
84
247095
2953
чтобы при её размерах
в ней была плотность ядра?
в ней была плотность ядра?
04:23
Is it one car? Two?
85
250072
1328
Одного автомобиля?
Двух?
Двух?
04:24
How about 100?
86
251424
1000
Может, ста?
04:26
Nope, nope and nope.
87
253025
2123
Нет, нет и нет.
04:28
The answer is much bigger.
88
255825
1239
Намного больше!
04:30
It is 6.2 billion.
89
257702
2795
6,2 миллиарда.
04:34
That is almost equal to the number
of people in the Earth.
of people in the Earth.
90
261303
2893
Это почти столько же,
сколько людей на планете.
сколько людей на планете.
04:37
So if everyone in the Earth
owned their own car --
owned their own car --
91
264220
2334
Если бы у каждого было по автомобилю,
04:39
and they don't --
92
266578
1331
и они бы —
04:40
(Cars honking)
93
267933
1215
(Сигнал автомобиля)
04:42
and we put all of those
cars into your box ...
cars into your box ...
94
269172
2200
и их бы сложили в вашу коробку,
04:46
That would be about
the density of a nucleus.
the density of a nucleus.
95
273148
2486
то это было бы примерно
плотностью ядра.
плотностью ядра.
04:49
So I'm saying that if you took
every car in the world
every car in the world
96
276909
2544
То есть, если бы вы взяли
каждый автомобиль в мире,
каждый автомобиль в мире,
04:52
and put it into your one-foot box,
97
279477
2331
и спрессовали его в коробке 30х30х30 см,
04:54
you would have the density of one nucleus.
98
281832
2144
вы бы получили плотность ядра.
04:57
OK, let's review.
99
284000
1212
Повторим.
04:58
The atom is really,
100
285236
1660
Атомы очень малы.
04:59
really, really small.
101
286920
2298
Очень-очень малы.
05:02
Think atoms in a grapefruit
like blueberries in the Earth.
like blueberries in the Earth.
102
289242
3366
Если бы атомы в грейпфруте были черникой,
то он был бы Землёй.
то он был бы Землёй.
05:06
The nucleus is crazy small.
103
293396
2628
Ядро невероятно мало.
05:09
Now look inside the blueberry,
104
296048
1669
Возьмите одну ягоду черники
05:10
and blow it up to the size
of a football stadium,
of a football stadium,
105
297741
2415
и увеличьте её до размеров
футбольного стадиона —
футбольного стадиона —
05:13
and now the nucleus
is a marble in the middle.
is a marble in the middle.
106
300180
2143
ядро будет не больше детского шарика.
05:16
The atom is made up
of vast regions of empty space.
of vast regions of empty space.
107
303417
3580
Атомы состоят из огромных пространств,
заполненных пустотой.
заполненных пустотой.
05:20
That's weird.
108
307608
1000
Всё это невероятно!
05:21
The nucleus has a crazy-high density.
109
308632
2220
Ещё более невероятна плотность ядра.
05:23
Think of putting all those cars
in your one-foot box.
in your one-foot box.
110
310876
2477
Подумайте, сколько машин войдёт
в небольшую коробку.
в небольшую коробку.
05:27
I think I'm tired.
111
314821
1308
Всё. Я, кажется, устал!
ABOUT THE SPEAKER
Jon Bergmann - EducatorJon Bergmann co-wrote the book on the "flipped classroom" -- using video to help students master new ideas outside the traditional class setting.
Why you should listen
Jon Bergmann is considered one of the pioneers in the Flipped Class Movement -- in fact, he co-wrote the book on the Flipped Classroom, available from ISTE Press in June 2012. Bergmann believes educators should ask one guiding question: What is best for my students in my classroom? To the best of his abilities he has done this in his two-plus decades as a high school science teacher. He received the Presidential Award for Excellence for Math and Science Teaching in 2002 and was named Semi-Finalist for Colorado Teacher of the Year in 2010. He blogs at flipped-learning.com.
He is the Lead Technology Facilitator for the Joseph Sears School in Kenilworth, Illinois.
Read about the making of "How Small Is an Atom?" >>
Jon Bergmann | Speaker | TED.com