Miksi hiiltä on enemmän kuin kultaa universumissa, ja mistä nämä aineet ovat peräisin? Toivottavasti tähän kysymykseen vastataan tämän osion lopussa, joka käsittelee koko universumin muodostavia rakennuspalikoita. Näiden perusyksiköiden ymmärtäminen antaa meille mahdollisuuden muokata niiden ominaisuuksia teknologioidemme kehittämiseksi ja muuttuvien tarpeidemme tyydyttämiseksi. Kaikki, iPodisi pienimmästä mikrosiristä itsesi kautta universumin suurimpiin galakseihin, koostuu siitä, mitä nykyään kutsumme atomeiksi. Atomien ja niiden käyttäytymisen tutkiminen on johtanut joihinkin hyvin mielenkiintoisiin ja hyödyllisiin löytöihin, joita ilman iPodeja ei olisi lainkaan. Tutki tätä osiota ja opi ikkunastasi näkyvän puun perusosista sekä itsestäsi!

Jos sinua pyydettäisiin kuvittelemaan omena, mukaan lukien sen käyttäytyminen, ulkonäkö ja koko verrattuna muihin esineisiin, sinulla olisi hyvin vähän ongelmia. Tämä johtuu enimmäkseen siitä, että vaikka emme oikeastaan huomaa sitä, omena on samaa suuruusluokkaa kuin maailma, jonka kanssa olemme säännöllisesti tekemisissä. On myös helppoa kuvitella esimerkiksi tietokone tai toinen ihminen. Yrittää kuvitella yksittäistä hiekan jyvää tai vuorten todellinen koko verrattuna meihin on paljon hankalampaa. Tästä syystä mielikuvituksemme on niin vaikea käsittää universumin mittakaavaa tai atomin kokoa.

Keskimääräinen atomisäde on suuruusluokkaa 10^-10 m, miljoona miljardia kertaa pienempi kuin se mittakaava, jossa yleensä näemme ja olemme vuorovaikutuksessa. Galaximme Linnunradan koko on 10²⁰ m:n luokkaa, yli miljardi miljardia kertaa suurempi kuin me. Nämä valtavat erot tekevät näiden objektien toimintaperiaatteiden ymmärtämisestä vaikeaa. Se tarkoittaa myös, että niiden tarkkaileminen ymmärryksemme syventämiseksi on vaikeaa ja vaatii monimutkaisia laitteita. Atomeja voidaan tarkkailla tunnelointimikroskoopin avulla, ja niitä voidaan jopa siirtää kuvioihin. Tällaisen koneen käyttäminen on kuitenkin samanlaista kuin yritettäisiin rakentaa Lego-talo nyrkkeilyhanskat käsissä. Ero meidän mittakaavamme ja atomien mittakaavan välillä tekee niiden tutkimisesta ja manipuloinnista todellisen haasteen. Suuremmissa mittakaavoissa biljoonien valovuosien etäisyys muihin galakseihin tekee niiden tarkkailemisesta ja sen tulkitsemisesta, mitä näemme, erittäin vaikeaa.
Jotta hyvin suurten ja pienten lukujen kanssa työskenteleminen olisi hieman helpompaa, meillä on nimeämiskäytäntö, joka on esitetty alla, eri suuruusluokille. Esimerkiksi aallonpituus ilmoitetaan yleensä nanometreissä tai etäisyydet tähtitieteellisiin kohteisiin megaparsekeissa.

Nimi	Luku	Etuliite	Symboli
biljoonaa	1,000,000,000,000	tera	T
miljardia	1,000,000,000	giga	G
miljoona	1,000,000	mega	M
tuhat	1,000	kilo	k
sata	100	hekto	h
kymmenen	10	deka	da
yksikkö	1
kymmenesosa	0.1	desi	d
sadasosa	0.01	sentti	c
tuhannesosa	0.001	milli	m
miljoonasosa	0.000 001	mikro	µ
miljardisosa	0.000 000 001	nano	n
biljoonasosa	0.000 000 000 001	piko	p

Saatat ajatella, että niin erilaisissa mittakaavoissa ei voi olla yhteyttä atomien ja galaksien välillä. Tiedemiehet ovat kuitenkin suhteellisen äskettäin oivaltaneet, että galaksin sisäisiä prosesseja ei voi täysin ymmärtää ilman, että ymmärtää mistä se koostuu atomien ja sitä pienemmän perustasolla. Ydinfysiikka erityisesti ylittää mittakaavojen suuren kuilun, kuten näette myöhemmässä luvussa, joka käsittelee tähtiä ja tärkeää tähtien nukleosynteesin prosessia.
Siirrymme nyt tarkastelemaan materiaa, joka muodostaa kaiken näkemämme, tarkemmin >