РАЗМЕРЫ ОБИТАТЕЛЕЙ МАКРО И МИКРО МИРОВ

Размер, видимого или невидимого нами материального объекта – первый параметр, формирующий в нашем сознании правильное представление о нём. Поэтому при формировании общефизических знаний о материальных объектах, окружающих нас, мы должны знать, прежде всего, их размеры. Например, радиусы фотонов, равные длинам волн, описываемых их центрами масс изменяется в интервале шестнадцати порядков ( ).

Для характеристики линейного размера любого материального объекта давно введена единица измерения - «метр». Линейные размеры объектов больше метра оцениваются количествами метров, а меньше метра - его долями: сантиметрами или миллиметрами.

Радиус нашей матушки Земли, например, равен 6380000м, а радиус протона, одной из главных фундаментальных частиц микромира, равен 1,32/1000000000000000= .

Все обитатели микромира – локализованные (ограниченные в пространстве) образования, поэтому размеры каждого обитателя микромира и пределы их изменения - главная исходная информация, формирующая правильные представления о нём.

Существует международная система единиц СИ, в которой даны названия множителям, характеризующим изменения физических величин. Однако, в ней нет чёткого обозначения начала отсчёта. В результате названия множителей этой системы не содержат интервалы изменения их величин. Чтобы они содержали интервалы изменения величин, необходимо ввести начало отсчёта в шкалу изменения множителей. Тогда появляются диапазоны, которые формируют чёткие представления о меняющихся размерах обитателей макро и микро миров (табл. 1).

Вводим в таблицу множителей международной системы единиц СИ ноль, как начало отсчёта, и выделяем его жирным шрифтом. В результате получаем диапазоны изменения величин с названиями, которые раньше соответствовали названиям множителей (табл. 1).

Понятие нано,например, начинает характеризовать не названиемножителя , а название диапазона изменения величины . Это важное новое свойство понятия нано повышает логичность его использования. Дальше мы увидим, что размеры атомов, молекул и кластеров – основных участников нано технологий, изменяются в диапазоне «нано» (табл. 1).

Таблица 1. Диапазоны изменения физических величин

Диапазон изменения	Наименование величин	Обозначения русское/международное
	йота
	зета	З/Z
	экса	Э/Е
	пета	П/Р
	тера	Т/Т
	гига	Г/G
	мега	М/М
	кило	к/k
	гекто	г/h
0,0-	дека	а/da
0,0	начало	Начало/Start (H/S)
	деци	д/d
	санти	с/с
	милли	м/m
	микро	мк/
	нано	н/n
	пико	п/p
	фемто	ф/f
	атто	а/a

В системе СИ единицей длины является метр. В табл. 1 в диапазоне дека размеры изменяются от нуля до 10 метров, а в диапазоне деци – от нуля до десяти сантиметров.

Примеры размеров обитателей макромира. Средний рост человека . Радиус Земного шара . Радиус Земной орбиты Радиус Юпитера Радиус Солнечного диска Радиус Солнечной системы .

Названия диапазонов изменения размеров обитателей макромира приведены на рис. 1.

Рис. 1. Диапазоны изменения размеров обитателей макромира

Поскольку в системе СИ в качестве единицы геометрической длины принят метр, то множитель -одна миллиардная часть метра. Одну десятую миллиардной части метра ( ) называют ангстремом. Если обитатель микромира имеет размер, равный 1000 ангстрем, то мы можем записать его так , а можем и так . Если же размер объекта микромира равен 0,001 ангстрема, то его можно записать так или так . Что же взять за основу, чтобы облегчить формирование представлений о размерах обитателей микромира?

Опыт показывает, что удобнее всего все размеры записывать так, чтобы до запятой стояли простые числа от 1 до 9. В этом случае формируется чёткое представление о порядках размеров обитателей микромира и легче устанавливается диапазон, которому они принадлежат. Например, число означает, что размер объекта микромира равен трем миллионным метра. Он соответствует нано диапазону (табл. 1, рис. 2).

Отметим, что основными величинами в системе СИ являются: длина (L), измеряемая в метрах (м); масса (М), измеряемая в кг; время (Т), измеряемое в секундах (с); сила электрического тока (I), измеряемая в амперах (А); термодинамическая температура ( ), измеряемая в кельвинах (К); сила света (J), измеряемая в канделах (кд); количество вещества (N), измеряемое в молях (моль).

Рис. 2. Шкала диапазонов изменения размеров

обитателей микромира

Остальные единицы измерений считаются дополнительными. Главное, что нам необходимо запомнить: энергия в системе СИ измеряется в джоулях (Дж), а в микромире используется внесистемная единица энергии электрон-вольт (эВ, eV). Один электрон-вольт равен .

Носителями тепла и информации являются фотоны, которые излучаются и поглощаются электронами и протонами, поэтому они также - участники всех нано технологий. Их размеры изменяются (рис. 2) от атто диапазона до санти диапазона

Природа обитателей микромира такова, что все они изменяют свои геометрические размеры в определённых пределах. Например, все параметры фотона: длина волны , равная радиусу , масса , частота колебаний и энергия , изменяются в интервале, примерно, 16-ти порядков ( ).

Электрон в свободном состоянии всегда имеет строго постоянные параметры (рис. 3).

Рис. 3. Схема модели электрона

Главные из них масса и радиус . Это постоянство обеспечивается совокупностью 23 констант, управляющих формированием структуры электрона и её устойчивостью. Параметры электрона меняются только тогда, когда он находится в составе атома, молекулы или кластера.

Протон – локализованное образование. В свободном состоянии он также имеет строго постоянные параметры. Масса протона равна , а радиус . Параметры протона меняются только тогда, когда он вступает в связь с нейтроном, при формировании ядра атома.

Нейтрон – также локализованное образование с постоянными параметрами, которые могут меняться при синтезе нейтронных кластеров.

Атомы, молекулы и кластеры (совокупности электронов, протонов нейтронов и молекул) – локализованные образования с меняющимися параметрами. Процессом изменения этих параметров управляют фотоны, излучаемые и поглощаемые электронами атомов и протонами ядер.

Итак, мы ввели диапазоны изменения физических единиц, их наименования и обозначения (табл. 1) и представили шкалы изменения диапазонов физических величин (рис. 1 и 2). Используем эти диапазоны для представления размеров основных обитателей макро и микро миров.

Исторически сложилось так, что человек начал изучать видимые им обитатели макромира, а потом перешёл к изучению невидимых обитателей микромира.