Почему человек не проходит сквозь стены - ответ ученых удивит

В фантастических фильмах можно увидеть, как люди проходят сквозь стены, словно призраки, но в действительности это недостижимо. Несмотря на то что атомы, из которых состоит материя, в основном представляют собой пустое пространство, их крошечное ядро, размер которого примерно в сто тысяч раз меньше всего атома, удерживает вокруг себя электроны на значительном расстоянии.

Об этом сообщает портал Live Science.

Твердость и непроходимость материалов обеспечиваются двумя ключевыми законами физики: электромагнитным отталкиванием атомов и принципом запрета Паули. Атом состоит из крошечного ядра в центре, включающего протоны и нейтроны. На значительном расстоянии от него располагаются электроны.

Протоны несут положительный заряд, а электроны — отрицательный, благодаря чему они притягиваются друг к другу, обеспечивая устойчивость атома.

Как отмечает физик Рахим Хашмани из Висконсинского университета в Мадисоне (США), в квантовой механике электроны не совершают классическое вращение вокруг ядра. Вместо этого они образуют особую структуру — так называемое облако вероятности. Оно указывает области, где нахождение электронов наиболее вероятно, и именно это облако придает внешним слоям атома отрицательный заряд.

По словам физика Стивена Ролстона из Университета штата Мэриленд, при попытке пройти сквозь стену атомы человеческого тела сталкиваются с атомами материала и взаимно отталкиваются. Это явление называется электромагнитным отталкиванием и напоминает взаимодействие одноимённых полюсов магнитов.

Когда электроны сближаются, они взаимодействуют через электромагнитные волны. Именно эти силы не позволяют атомам перекрываться друг с другом и обеспечивают прочность вещества, благодаря чему мы ощущаем его твердым.

Если попытаться сблизить атомы еще сильнее, начинает действовать принцип запрета Паули. Согласно этому фундаментальному закону, частицы класса фермионов не могут занимать одно и то же квантовое состояние или находиться в одном месте одновременно. Поскольку электроны относятся к фермионам, они подчиняются этому запрету, что делает невозможным их "наложение" друг на друга.

По словам Хашмани, при сближении облаков электронов они начинают перекрываться, что означало бы возможность нахождения двух электронов в одном и том же пространстве. Однако принцип запрета Паули делает это невозможным.

Именно сочетание электромагнитного отталкивания и принципа Паули препятствует тому, чтобы атомы занимали одно и то же место. Благодаря этим законам физики твёрдые тела сохраняют свою форму. В жидкостях и газах атомы обладают большей подвижностью, но действуют те же самые ограничения: атомы могут перемещаться, но не могут проникать друг в друга.

Хотя объекты не могут проходить друг сквозь друга, квантовая механика допускает ничтожно малую вероятность такого явления. Электроны ведут себя не только как частицы, но и как волны, которые способны частично проникать сквозь барьеры.

Если препятствие достаточно тонкое, волна может оказаться по другую сторону, что означает небольшую вероятность появления частицы там. Этот эффект известен как квантовое туннелирование. Однако, как отмечают физики, шанс того, что человек сможет пройти сквозь стену целиком, практически равен нулю — это настолько ничтожная вероятность, что ее можно считать невозможной.

Ранее "Курсор" писал, что ученые из Университета Карнеги-Меллона разработали технологию, позволяющую при помощи обычных Wi-Fi роутеров "видеть" за стенами трехмерные очертания человеческой фигуры и отслеживать движение людей внутри помещений