Конечно, нож не режет атомы. В масштабах атома разрезаемый материал и нож кажутся по сути одинаково плоскими (ну, шероховатыми, но нож отнюдь не острый в таких масштабах). Вот вид острия ножа через электронный микроскоп. Масштабная линейка — 1 микрон, что составляет около 1000 нанометров и примерно в 10 000 раз больше атома:
Вот изображение керамики в несколько большем масштабе:
Силы, необходимые для разрыва атомов на части, намного превышают те, которые можно вызвать с помощью ножа (даже, если предположить, что его острие изготовлено из обсидиана).
Что же тогда происходит?
Несмотря на то, что материалы выглядят гладкими и ровными для нашего глаза, в реальности они неоднородны, и состоят вовсе не из упорядоченного расположения атомов. Связи, объединяющие атомы в молекулы, сильны, но связи, удерживающие молекулы вместе (или связи, удерживающие группы молекул вместе), могут быть гораздо слабее.
Когда вы режете ножом материал, все, что вы делаете, это толкаете и деформируете его. Но вся эта сила, которую вы прикладываете своей рукой, передается на область немного уже, чем микрон. С точки зрения самого материала, эта сила будет значительно деформировать материал вблизи кромки ножа. В конце концов, материал деформируется настолько, что разорвется — слабые связи между молекулами разорвутся, особенно вблизи участков с дефектами или других слабых мест в материале.
По сути, нож не режет, поскольку его острие лишь скользит между чем-либо. С точки зрения молекул, острый нож режет так же эффективно, как и тупой. Но острый нож позволяет направить всю силу на гораздо меньшую площадь и, следовательно, эффективнее разрушить связи между молекулами при деформации материала.
Сколько раз можно разделить атом?
Недавно ученые продемонстрировали, как можно разделить атом на две части, разъединить их, а затем снова соединить. Хотя название «атом» буквально означает «неделимый», законы квантовой механики позволяют расщеплять и соединять атомы, подобно лучам света.
Можно ли раздавить атом?
Можно ли раздавить атомы? Обычно нет, но некоторые звезды, известные как нейтронные звезды, построены из атомов, которые были «раздавлены». В нейтронной звезде гравитационное поле настолько сильно, что электроны, окружающие атом, вынуждены взаимодействовать с протонами в ядре, образуя нейтроны.
Почему расщепление атомов настолько мощное?
Ученые разработали метод расщепления тяжелого атома на более легкие атомы, чтобы извлечь энергию из ядра. Энергия выделяется в виде тепла или света, потому что легким атомам не требуется столько энергии для удержания ядра вместе, как более тяжелым. Ядерное деление — вот как называется этот процесс.
Является ли обсидиан острее стали?
Считается, что обсидиан имеет режущую кромку в пятьсот раз острее самого острого стального лезвия, поскольку он способен разрушаться до одного атома. Под микроскопом с большим увеличением лезвие обсидиана кажется гладким, в то время как стальное лезвие имеет кромку, похожую на пилу.
Действительно ли обсидиан острее бритвы?
Тонкость кромки скальпеля из обсидиана может соперничать с алмазом на уровне 30 ангстрем, или одной стомиллионной доли сантиметра. Обсидиан по-прежнему можно резать самыми острыми материалами, которые могут производить нанотехнологии, даже если учесть, что большинство лезвий домашних бритв имеют размер от 300 до 600 ангстрем.
А алмаз острее обсидиана?
Интересно, что кусок обсидиана имеет лучшую остроту, чем стальной скальпель хирурга. Он в 500-1000 раз острее, чем лезвие бритвы или хирургической стали, и в три раза острее, чем алмаз, что делает разрезы более простыми и наносит меньше микроскопических, неровных ран ткани.
Можно ли использовать обсидиан для изготовления ножей?
Хотя ножами из обсидиана можно резать, они используются в основном как декоративные изделия. Традиционно рукоятки изготавливались из дерева или рога. Для этого ремесла необходимо хорошо разбираться в кремнеобработке.
Интересные факты об обсидиане
Когда магма выбрасывается из вулкана и быстро гасится (охлаждается), оставляя почти мало времени для образования кристаллов, образуется обсидиан — вулканическое стекло. Конечный продукт представляет собой стекло из диоксида кремния, окрашенное в темный цвет путем добавления магния и железа.
Поскольку стекло не имеет кристаллической структуры, которая отличает минералы, обсидиан рассматривается скорее как магматическая порода, чем как минерал. Обсидиан ломается, как стекло, и не образует плоских кристаллических граней из-за конхоидального или раковистого излома. Ранние люди делали из него режущие инструменты и наконечники стрел из-за его острых краев.
Насколько редко встречается обсидиан?
Обсидиан относительно нестабилен с геологической точки зрения. Редко можно найти обсидиан старше 20 миллионов лет, что очень молодо по сравнению с большинством континентальных пород, образующих земную кору.