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.
(موسیقی)
شما احتمالا تا حالا فهمیدید که هر چیزی تشکیل شده از
00:26
You probably already know
0
13809
1200
چیزهای بسیار کوچکی به نام اتم.
00:28
everything is made up
of little tiny things called atoms
of little tiny things called atoms
1
15033
2690
شما حتی ممکن‌ست بدانید که هر اتم از ذرات کوچک‌‌تری ساخته شده
00:30
or even that each atom
is made up of even smaller particles
is made up of even smaller particles
2
17747
2961
به نام پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها.
00:33
called protons, neutrons and electrons.
3
20732
2122
و ممکن‌ست شنیده باشید که اتم‌ها کوچک هستند.
00:35
And you've probably heard
that atoms are small.
that atoms are small.
4
22878
2287
اما شرط می‌بندم که تا حالا به اینکه اتم‌ها واقعا چقدر کوچکند فکر نکردید.
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
خب، پاسخ این‌ست که آنها واقعا خیلی خیلی خیلی کوچک هستند.
00:42
Well, the answer is
that they are really, really small.
that they are really, really small.
6
29373
3716
خب شما می‌پرسید، واقعا اتم‌ها چقدر کوچکند؟
00:46
So you ask, just how small are atoms?
7
33908
3039
برای فهمیدن این، بگذارید یک پرسش را مطرح کنیم:
00:49
To understand this,
let's ask this question:
let's ask this question:
8
36971
3073
چندتا اتم در یک گریپ‌فروت هست؟
00:53
How many atoms are in a grapefruit?
9
40068
1908
خب بگذارید فرض کنیم که گریپ‌فروت تنها از اتم‌های نیتروژن ساخته شده،
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
که اصلا درست نیست، اما اتم‌های نیتروژن در گریپ‌فروت وجود دارد.
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
خب، برای اینکه بتونید این را تصور کنید، بگذارید هر دانه‌ی اتم را به اندازه‌ی یک
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
زغالاخته بزرگ کنیم.
01:05
to the size of a blueberry.
13
52911
1813
و در این صورت هر گریپ‌فروت چقدر بزرگ می‌شه؟
01:07
And then how big
would the grapefruit have to be?
would the grapefruit have to be?
14
54748
3148
آن باید به بزرگی یک - خب، در حقیقت، به اندازه‌ی کره‌ی زمین می‌شه.
01:10
It would have to be the same size of
-- well, actually, the Earth.
-- well, actually, the Earth.
15
57920
4029
دیوانه کننده‌ست! منظورت اینه که اگر زمین را از زغالاخته پر کنم،
01:14
That's crazy!
16
61973
1016
01:16
You mean to say that if I filled
the Earth with blueberries,
the Earth with blueberries,
17
63013
2821
می‌تونم به اندازه‌ی اتم‌های نیتروژن در یک گریپ‌فروت، زغالاخته داشته باشم؟
01:18
I would have the same number
of nitrogen atoms as a grapefruit?
of nitrogen atoms as a grapefruit?
18
65858
2977
درسته! پس اندازه‌ی یک اتم چقدر است؟
01:21
That's right!
19
68859
1000
01:23
So how big is the atom?
20
70258
1533
خب، بسیار بسیار بسیار بسیار کوچک‌ست.
01:25
Well, it's really, really small!
21
72761
1741
و می‌دانید چیه؟
01:28
And you know what?
It gets even more crazy.
It gets even more crazy.
22
75541
2435
حتی از این هم عجیب و غریب تر می‌شه.
01:31
Let's now look inside of each atom
-- and thus the blueberry, right? --
-- and thus the blueberry, right? --
23
78000
3773
بگذارید یک نگاهی به درون هر اتم بندازیم - یعنی به یک زغالاخته، باشه؟ -
آنجا چی می‌بینید؟
01:34
What do you see there?
24
81797
1113
در مرکز اتم چیزی هست به نام هسته،
01:35
In the center of the atom
is something called the nucleus,
is something called the nucleus,
25
82934
2721
که دربرگیرنده‌ی پروتون‌ها و نوترون‌هاست،
01:38
which contains protons and neutrons,
26
85679
1727
و بیرون از آن شما الکترون‌ها را خواهید دید.
01:40
and on the outside, you'd see electrons.
27
87430
2061
پس هسته‌اتم چه قدر بزرگ‌ست؟
01:42
So how big is the nucleus?
28
89515
1461
خب، اگر اتم‌ها مانند زغالاخته در کره‌ی زمین باشند، یک هسته چقدر می‌تونه باشه؟
01:44
If atoms are like blueberries
in the Earth,
in the Earth,
29
91381
2135
01:46
how big would the nucleus be?
30
93540
1777
ممکن‌ست تصویرهای قدیمی از اتم را از کلاس علوم‌تان به خاطر داشته باشید،
01:48
You might remember the old pictures
of the atom from science class,
of the atom from science class,
31
95341
3217
جایی که این نقطه‌های کوچک را روی صفحه می‌دیدید با یک پیکان که به سوی هسته نشانه رفتند.
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
خب، آن تصویرها، راستش آنها در مقیاس درست کشیده نشدند.
01:55
Well, those pictures,
they're not drawn to scale,
they're not drawn to scale,
33
102369
2395
پس یه جورایی نادرست هستند.
01:57
so they're kind of wrong.
34
104788
1615
پس یک هسته واقعا چه اندازه‌ست؟
01:59
So how big is the nucleus?
35
106427
1556
اگر یک زغالاخته را بشکافی
02:01
So if you popped open the blueberry
and were searching for the nucleus ...
and were searching for the nucleus ...
36
108007
3969
و به دنبال هسته بگردیم،
می‌دانید چیه؟ غیر قابل دیدن‌ست.
02:06
You know what? It would be invisible.
37
113236
2246
خیلی کوچکتر از آن‌ست که بشه دید!
02:08
It's too small to see!
38
115506
1642
بسیارخوب. بگذارید اتم را بزرگ کنیم - زغالاخته را -
02:10
OK. Let's blow up the atom --
the blueberry --
the blueberry --
39
117944
2776
به اندازه‌ی یک خانه بزرگش کنیم.
02:13
to the size of a house.
40
120744
1232
02:15
So imagine a ball that is as tall
as a two-story house.
as a two-story house.
41
122000
3738
بنابراین یک توپ را به بزرگی یک خانه‌ی دوطبقه تصور کنید.
بگذارید به دنبال هسته در مرکز اتم بگردیم.
02:18
Let's look for the nucleus
in the center of the atom.
in the center of the atom.
42
125762
2477
و می‌دانید چیه؟ بازهم به سختی قابل دیدن‌ست.
02:21
And do you know what?
It would just barely be visible.
It would just barely be visible.
43
128263
3295
برای اینکه ذهن‌مان بتونه تصور کند که یک هسته چه اندازه‌ست،
02:25
So to get our minds wrapped
around how big the nucleus is,
around how big the nucleus is,
44
132141
2821
باید زغالاخته را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنیم.
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
02:32
So imagine a ball the size
of a football stadium,
of a football stadium,
46
139000
2976
خب یک توپ را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال تصور کنید،
02:35
and right smack dab
in the center of the atom,
in the center of the atom,
47
142000
2976
و درست در مرکز اتم،
02:38
you would find the nucleus,
and you could see it!
and you could see it!
48
145000
2334
می‌تونید هسته را پیدا کنید، و می‌تونید آن را ببینید!
و آن به اندازه‌ی یک تیله‌‌ی کوچک خواهد بود.
02:41
And it would be the size
of a small marble.
of a small marble.
49
148278
2624
و باز هم هست، اگر تا حالا مغزتان سوت نکشیده باشد.
02:45
And there's more, if I haven't
blown your mind by now.
blown your mind by now.
50
152121
2556
بگذارید اتم را کمی بیشتر بررسی کنیم. اتم شامل پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌هاست.
02:47
Let's consider the atom some more.
51
154701
1620
02:49
It contains protons,
neutrons and electrons.
neutrons and electrons.
52
156345
2197
پروتون‌ها و نوترون‌ها درون هسته جای دارند،
02:51
The protons and neutrons
live inside of the nucleus,
live inside of the nucleus,
53
158566
2429
و تقریبا تمام جرم اتم را دربرمی‌گیرند.
02:54
and contain almost
all of the mass of the atom.
all of the mass of the atom.
54
161019
2191
بسیار دورتر از آنها نزدیک به لبه‌ی آن٬ الکترون‌ها جای دارند.
02:56
Way on the edge are the electrons.
55
163234
1742
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
بنابراین اگر اتم مانند یک توپ به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال باشد،
03:01
with the nucleus in the center,
and the electrons on the edge,
and the electrons on the edge,
57
168000
2905
که هسته در مرکز و الکترون‌ها در لبه‌ی آن است،
چه چیزی میان هسته و الکترون هست؟
03:03
what is in between the nucleus
and the electrons?
and the electrons?
58
170929
2286
پاسخ به طور غافلگیرکننده‌ای این‌ست، فضای خالی.
03:07
Surprisingly, the answer is empty space.
59
174104
3007
(صدای باد)
03:10
(Wind noise)
60
177987
2570
درسته. خالی!
03:13
That's right. Empty!
61
180581
1395
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
میان هسته و الکترون‌ها ناحیه‌ی پهناوری از فضای خالی هست.
دراصل، به لحاظ فنی تعدادی میدان الکترومغناطیسی وجود دارد،
03:19
Now, technically there are
some electromagnetic fields,
some electromagnetic fields,
63
186329
2572
اما به مفهوم جرم، ماده، کاملا خالی‌ست.
03:21
but in terms of stuff,
matter, it is empty.
matter, it is empty.
64
188925
2911
به یاد بیارید که این نواحی پهناور از فضای خالی
03:24
Remember this vast region of empty space
is inside the blueberry,
is inside the blueberry,
65
191860
3523
در درون زغال‌اخته‌ست، که آن در درون کره‌ی زمین قرار دارد،
03:28
which is inside the Earth,
66
195407
1895
که در واقع اتم‌های درون یک گریپ‌فروت هستند.
03:30
which really are the atoms
in the grapefruit.
in the grapefruit.
67
197326
2185
بسیارخب، یک چیز دیگر، می‌خوام حتی بیشتر از این شگفت‌انگیز باشم.
03:32
OK, one more thing,
if I can even get more bizarre.
if I can even get more bizarre.
68
199535
3441
از آنجایی‌که کم و بیش همه‌ی جرم اتم در هسته قرار دارد -
03:36
Since virtually all the mass
of an atom is in the nucleus --
of an atom is in the nucleus --
69
203769
3586
راستش، مقداری جرم در الکترون‌ها وجود دارد،
03:40
now, there is some amount
of mass in the electrons,
of mass in the electrons,
70
207379
2649
اما بیشتر آن در هسته است -
03:43
but most of it is in the nucleus --
71
210052
2021
هسته‌ی اتم چقدر سنگین‌ست؟
03:45
how dense is the nucleus?
72
212097
1772
خب، پاسخ دیوانه کننده‌ست.
03:46
Well, the answer is crazy.
73
213893
1919
چگالی یک هسته‌ی معمولی
03:48
The density of a typical nucleus
74
215836
1890
چهار برابر ۱۰ به توان ۱۷ کیلوگرم در هر متر مکعب‌ست.
03:50
is four times 10 to the 17th
kilograms per meter cubed.
kilograms per meter cubed.
75
217750
3226
اما سخت‌ست که این را تصور کنیم. بسیار خوب، من آن را با واحدهای انگلیسی می‌گم.
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
۲/۵ برابر ۱۰ به توان ۱۶
03:57
2.5 times 10 to the 16th pounds
per cubic feet.
per cubic feet.
77
224968
4008
پوند در هر فوت مکعب.
بسیارخوب، هنوزهم سخت می‌شه ازش سر در آورد.
04:02
OK, that's still kind of hard to figure.
78
229864
1905
خب، این کاری‌ست که می‌خوام بکنم.
04:04
OK, here's what I want you to do.
79
231793
2101
یک جعبه بسازید که اندازه‌اش یک فوت در یک فوت در یک فوت باشد.
04:06
Make a box that is one foot
by one foot by one foot.
by one foot by one foot.
80
233918
3524
حالا بگذارید بریم و همه‌ی هسته‌های اتم را از یک ماشین معمولی برداریم.
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
خب، ماشین‌ها به طور میانگین دو تن وزن دارند.
04:14
Now, cars on average weigh two tons.
82
241177
2334
چندتا هسته‌ی ماشین را باید در جعبه بگذاریم
04:16
How many cars' nuclei would you
have to put into the box
have to put into the box
83
243535
3536
تا چگالی جعبه‌ی یک‌فوتی شما به اندازه‌ی هسته بشه؟
04:20
to have your one-foot-box have
the same density of the nucleus?
the same density of the nucleus?
84
247095
2953
یک ماشین؟ دو تا؟ ۱۰۰ تا چی؟
04:23
Is it one car? Two?
85
250072
1328
04:24
How about 100?
86
251424
1000
نه، نه و نه.
04:26
Nope, nope and nope.
87
253025
2123
پاسخ بسیار بیشتر‌ست.
04:28
The answer is much bigger.
88
255825
1239
۶/۲ میلیارد تا.
04:30
It is 6.2 billion.
89
257702
2795
این تقریبا برابر تعداد آدم‌های کره‌ی زمین است.
04:34
That is almost equal to the number
of people in the Earth.
of people in the Earth.
90
261303
2893
یعنی اگر هرکسی روی زمین یک ماشین داشت -
04:37
So if everyone in the Earth
owned their own car --
owned their own car --
91
264220
2334
در حالی که اینطور نیست -
04:39
and they don't --
92
266578
1331
04:40
(Cars honking)
93
267933
1215
و همه‌ی این ماشین‌ها را در جعبه‌تان بگذارید،
04:42
and we put all of those
cars into your box ...
cars into your box ...
94
269172
2200
چگالی جعبه تقریبا به اندازه‌ی هسته می‌شه.
04:46
That would be about
the density of a nucleus.
the density of a nucleus.
95
273148
2486
یعنی من دارم می‌گم که اگر همه‌ی ماشین‌های جهان را بردارید و آن را دریک جعبه‌ی یک فوتی بگذارید،
04:49
So I'm saying that if you took
every car in the world
every car in the world
96
276909
2544
04:52
and put it into your one-foot box,
97
279477
2331
چگالی یک هسته‌ی اتم را خواهید داشت.
04:54
you would have the density of one nucleus.
98
281832
2144
بسیار خوب، بگذارید مرور کنیم.
04:57
OK, let's review.
99
284000
1212
اتم بسیار بسیار بسیار کوچک است.
04:58
The atom is really,
100
285236
1660
04:59
really, really small.
101
286920
2298
اتم‌های موجود در گریپ‌فروت را مانند زغالاخته در کره‌ی زمین در نظر بگیرید.
05:02
Think atoms in a grapefruit
like blueberries in the Earth.
like blueberries in the Earth.
102
289242
3366
هسته به طور دیوانه کننده ای کوچک‌ست.
05:06
The nucleus is crazy small.
103
293396
2628
حالا به درون زغالاخته نگاه کنید، و آن را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنید.
05:09
Now look inside the blueberry,
104
296048
1669
05:10
and blow it up to the size
of a football stadium,
of a football stadium,
105
297741
2415
و حالا هسته یک تیله در وسط آن است.
05:13
and now the nucleus
is a marble in the middle.
is a marble in the middle.
106
300180
2143
اتم از نواحی پهناوری از فضای خالی درست شده.
05:16
The atom is made up
of vast regions of empty space.
of vast regions of empty space.
107
303417
3580
عجیب‌ست.
05:20
That's weird.
108
307608
1000
هسته بطور دیوانه کننده ای سنگین‌ست.
05:21
The nucleus has a crazy-high density.
109
308632
2220
به گذاشتن همه‌ی ماشین‌ها در جعبه‌ی یک فوتی فکر کنید.
05:23
Think of putting all those cars
in your one-foot box.
in your one-foot box.
110
310876
2477
فکر کنم خسته شدم.
05:27
I think I'm tired.
111
314821
1308
(خمیازه)
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