WEBVTT

00:00:06.842 --> 00:00:11.668
הרבה מהעצמים הדוממים סביבכם
כנראה נראים דוממים לגמרי.

00:00:11.668 --> 00:00:15.663
אבל הביטו עמוק לתוך המבנה האטומי
של כל אחד מהם,

00:00:15.663 --> 00:00:18.333
ותראו עולם בתנועה מתמדת.

00:00:18.333 --> 00:00:19.138
אטומים נמתחים,

00:00:19.138 --> 00:00:20.067
מתכווצים,

00:00:20.067 --> 00:00:21.002
קופצים,

00:00:21.002 --> 00:00:21.977
רוטטים,

00:00:21.977 --> 00:00:25.158
ונסחפים בכל מקום.

00:00:25.158 --> 00:00:28.355
ולמרות שהתנועה אולי נראית כאוטית,
היא לא אקראית.

00:00:28.355 --> 00:00:29.890
אטומים שקשורים יחד,

00:00:29.890 --> 00:00:32.269
וזה מתאר כמעט כל חומר,

00:00:32.269 --> 00:00:34.881
נעים לפי סט של עקרונות.

00:00:34.881 --> 00:00:39.776
לדוגמה, קחו מולקולות, אטומים מוחזקים יחד
על ידי קשרים קוולנטיים.

00:00:39.776 --> 00:00:42.322
יש שלוש דרכים בסיסיות
שמולקולות יכולות לנוע:

00:00:42.322 --> 00:00:43.214
סיבוב,

00:00:43.214 --> 00:00:44.337
העתקה,

00:00:44.337 --> 00:00:45.886
ורטט.

00:00:45.886 --> 00:00:49.038
סיבוב והעתקה מניעים את המולקולה בחלל

00:00:49.038 --> 00:00:52.166
בעוד האטומים שלה נשארים
באותו מרחק אחד מהשני.

00:00:52.166 --> 00:00:55.608
רטט, מצד שני, משנה את המרחקים האלה,

00:00:55.608 --> 00:00:58.250
ולמעשה משנה את צורת המולקולה.

00:00:58.250 --> 00:01:02.688
לכל מולקולה, אתם יכולים לספור
את מספר הדרכים השונות בהן היא יכולה לנוע.

00:01:02.688 --> 00:01:05.304
זה מתאים לדרגות החופש שלה,

00:01:05.304 --> 00:01:06.941
שבהקשר של מכאניקה

00:01:06.941 --> 00:01:10.450
בעיקרון אומר מספר המשתנים
שאנחנו צריכים לקחת בחשבון

00:01:10.450 --> 00:01:13.345
כדי להבין את כל המערכת.

00:01:13.345 --> 00:01:18.019
מרחב תלת מימדי מוגדר על ידי צירי X Y ו Z.

00:01:18.019 --> 00:01:23.034
העתקה מאפשרת למולקולה לנוע
בכיוון של כל אחד מהם.

00:01:23.034 --> 00:01:25.098
אלה שלוש דרגות חופש.

00:01:25.098 --> 00:01:28.758
היא גם יכולה להסתובב
על כל אחד מהצירים האלו.

00:01:28.758 --> 00:01:29.990
זה עוד שלוש,

00:01:29.990 --> 00:01:33.042
אלא אם זו מולקולה קווית,
כמו פחמן דו חמצני.

00:01:33.042 --> 00:01:37.457
שם, אחד הסיבובים פשוט מסובב
את המולקולה על צירה שלה,

00:01:37.457 --> 00:01:41.607
מה שלא נחשב בגלל שהיא לא משנה
את המיקום של האטומים.

00:01:41.607 --> 00:01:44.596
רטט הוא המקום בו זה נעשה מעט יותר מסובך.

00:01:44.596 --> 00:01:46.979
בואו ניקח מולקולה פשוטה, כמו מימן.

00:01:46.979 --> 00:01:51.682
אורך הקשר שמחזיק את שני האטומים
משתנה תמידית

00:01:51.682 --> 00:01:54.479
כאילו האטומים מחוברים על ידי קפיץ.

00:01:54.479 --> 00:01:58.985
השינוי הזה במרחק הוא זעיר,
פחות ממיליארדית המטר.

00:01:58.985 --> 00:02:03.791
ככל שלמולקולה יש יותר אטומים וקשרים,
יש יותר צורות רעד.

00:02:03.791 --> 00:02:06.816
לדוגמה, למולקולת מים יש שלושה אטומים:

00:02:06.816 --> 00:02:10.164
חמצן אחד ושני מימנים, ושני קשרים.

00:02:10.164 --> 00:02:12.476
זה נותן לה שלוש צורות רעד:

00:02:12.476 --> 00:02:13.824
מתיחה סימטרית.

00:02:13.824 --> 00:02:15.408
מתיחה א-סימטרית,

00:02:15.408 --> 00:02:16.896
ועיקום.

00:02:16.896 --> 00:02:21.142
למולקולות יותר מורכבות יש צורות רטט
אפילו יותר מורכבות,

00:02:21.142 --> 00:02:22.426
כמו נדנוד,

00:02:22.426 --> 00:02:23.607
כשכוש,

00:02:23.607 --> 00:02:25.195
ופיתול.

00:02:25.195 --> 00:02:29.854
אם אתם יודעים כמה אטומים יש למולקולה,
אתם יכולים לספור את צורות הרטט שלה.

00:02:29.854 --> 00:02:32.011
התחילו עם סך דרגות החופש,

00:02:32.011 --> 00:02:35.427
שזה שלוש כפול מספר האטומים במולקולה.

00:02:35.427 --> 00:02:38.837
זה בגלל שכל אטום יכול לנוע
בשלושה כיוונים שונים.

00:02:38.837 --> 00:02:41.393
שלושה מהסך מתייחסים להעתקה

00:02:41.393 --> 00:02:44.633
כשכל האטומים נעים לאותו כיוון.

00:02:44.633 --> 00:02:49.430
ושלושה, או שניים למולקולה לינארית,
מתייחסים לסיבוב.

00:02:49.430 --> 00:02:53.999
כל השאר, 3N-6 או 3N-5 למולקולות לינאריות,

00:02:53.999 --> 00:02:56.127
הן רטיטות.

00:02:56.127 --> 00:02:57.961
אז מה גורם לתנועה הזו?

00:02:57.961 --> 00:03:02.053
מולקולות נעות בגלל שהן
סופגות אנרגיה מהסביבה שלהן,

00:03:02.053 --> 00:03:05.748
בעיקר בצורה של חום או קרינה אלקטרומגנטית.

00:03:05.748 --> 00:03:08.355
כשהאנרגיה מועברת למולקולות,

00:03:08.355 --> 00:03:09.415
הן רוטטות,

00:03:09.415 --> 00:03:10.221
מסתובבות,

00:03:10.221 --> 00:03:12.507
או מוזחות מהר יותר.

00:03:12.507 --> 00:03:16.534
תנועה מהירה יותר מגבירה את האנרגיה הקינטית
של המולקולות והאטומים.

00:03:16.534 --> 00:03:20.792
אנחנו מגדירים את זה
כעליה בטמפרטורה ואנרגיה תרמית.

00:03:20.792 --> 00:03:25.445
זו התופעה בה המיקרוגל שלכם
משתמש כדי לחמם את האוכל שלכם.

00:03:25.445 --> 00:03:29.247
המיקרו משגר קרינת גלי מיקרו,
שנספגת על ידי המולקולות,

00:03:29.247 --> 00:03:31.723
בעיקר מולקולות מים.

00:03:31.723 --> 00:03:33.659
הן נעות מהר יותר ויותר,

00:03:33.659 --> 00:03:38.101
נתקלות אחת בשניה ומגבירות
את טמפרטורת המזון והאנרגיה התרמית.

00:03:38.101 --> 00:03:40.513
אפקת החממה הוא דוגמה נוספת.

00:03:40.513 --> 00:03:43.250
חלק מקרינת השמש שפוגעת בפני כדור הארץ

00:03:43.250 --> 00:03:45.605
מוחזרת חזרה לאטמוספירה.

00:03:45.605 --> 00:03:51.006
גזי חממה, כמו אדי מים ופחמן דו חמצני
סופגים את הקרינה הזו

00:03:51.006 --> 00:03:52.491
ומאיצים.

00:03:52.491 --> 00:03:57.573
המולקולות החמות יותר ונעות מהר יותר
מפיצות קרינה אינפרא אדומה בכל הכיוונים,

00:03:57.573 --> 00:04:00.346
כולל חזרה לכדור הארץ, ומחממים אותו.

00:04:00.346 --> 00:04:03.338
האם כל התנועה המולקולרית הזו אי פעם תפסיק?

00:04:03.338 --> 00:04:05.940
אתם אולי חושבים שזה יקרה באפס מוחלט,

00:04:05.940 --> 00:04:07.815
הטמפרטורה הכי קרה שאפשרית.

00:04:07.815 --> 00:04:10.677
אף אחד מעולם לא הצליח
לקרר משהו כל כך נמוך,

00:04:10.677 --> 00:04:11.998
אבל אפילו אם היינו יכולים,

00:04:11.998 --> 00:04:16.213
מולקולות עדיין היו נעות
בשל עקרון מכאניקה קוואנטית

00:04:16.213 --> 00:04:18.561
שנקרא אנרגיית נקודת אפס.

00:04:18.561 --> 00:04:22.747
במילים אחרות,
הכל נע מאז הרגע הראשון של היקום,

00:04:22.747 --> 00:04:26.220
וימשיך לנוע הרבה, הרבה אחרי שנעלם.