Poland

Dlaczego we Wszechświecie więcej jest węgla, niż złota i skąd te substancje w ogóle pochodzą? Odpowiedź na to pytanie zostanie udzielona przy końcu rozdziału, który omawia elementarne składniki Wszechświata. Uzyskanie wiedzy o podstawowych elementach przyrody pozwala wykorzystywać ich własności w celu unowocześniania obecnych technologii oraz dostosowywania ich do naszych ciągle zmieniających się potrzeb. Wszystko, od najmniejszych chipów komputerowych w Twoim iPodzie, do największych galaktyk w kosmosie, jest złożone z czegoś, co nazywamy atomami. Badania atomów i ich własności doprowadziło do wielu nieoczekiwanych i użytecznych odkryć, bez których w ogóle nie byłoby iPoda. Przeglądnij tę część i dowiedz się o podstawowych składnikach na przykład drzewa, które widzisz teraz za oknem, albo o składnikach, które tworzą po prostu Ciebie!

Jeżeli ktoś poprosiłby, abyś wyobraził sobie jabłko, zwracając uwagę na to, jak ono wygląda, jakie posiada rozmiary w stosunku do innych rzeczy, czy też jak się zachowuje, jeżeli je rzucimy, nie miałbyś z tym poważniejszych problemów. Jest tak dlatego (chociaż zwykle nie zdajemy sobie z tego sprawy), ponieważ jabłko posiada rozmiary obiektów, z którymi spotykamy się i oddziałujemy na co dzień. Na tej samej zasadzie łatwo jest myśleć o komputerze lub o drugim człowieku. Ale już próba wyobrażenia sobie pojedynczego ziarnka piasku lub ogromu gór jest dużo trudniejsza. To właśnie dlatego nasza wyobraźnia będzie miała jeszcze większe problemy z ogarnięciem np. wielkości Wszechświata lub rozmiarów atomu.

Średni promień atomu jest rzędu 10-10 m, czyli dziesięć miliardów razy mniejszy od rozmiarów obiektów, które na co dzień widzimy i którymi na co dzień się posługujemy. Z drugiej strony rozmiary naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, są rzędu 1020 m, czyli ponad miliard miliardów razy większe od nas. Te ogromne różnice sprawiają, że trudno jest zrozumieć zasady funkcjonowania zarówno atomów jak i galaktyk. Trudno jest też zdobywać wiedzę o tych obiektach, gdyż prowadzenie ich obserwacji wymaga zastosowania skomplikowanych instrumentów. Atomy mogą być obserwowane np. za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego; możemy je nawet układać w różne wzory, używając nanonarzędzi. Tworzenie takiej układanki jest jednak przedsięwzięciem podobnym do budowania domku z klocków lego w rękawicach bokserskich. To właśnie różnica pomiędzy skalą codziennych przedmiotów i skalą atomową sprawia, że manipulowanie atomami jest niezwykle trudne. W skali kosmicznej natomiast niewyobrażalne odległości do innych galaktyk, rzędu miliardów lat świetlnych, powodują, że obserwacje takich obiektów oraz interpretacje tego, co widzimy, wymagają ogromnego wysiłku.
W celu ułatwienia posługiwania się wielkimi i małymi liczbami, z którymi będziemy mieli teraz do czynienia, poniżej prezentujemy ich nazwy. Na przykład długość fali światła podawana jest zwykle w nanometrach, natomiast odległości do obiektów astronomicznych, w megaparsekach.

nazwa liczba przedrostek symbol
bilion 1,000,000,000,000 tera T
miliard 1,000,000,000 giga G
milion 1,000,000 mega M
tysiąc 1,000 kilo k
sto 100 hekto h
dziesięć 10 deka da
jeden 1    
dziesiąta 0.1 decy d
setna 0.01 centy c
tysięczna 0.001 mili m
milionowa 0.000 001 mikro µ
miliardowa 0.000 000 001 nano n
bilionowa 0.000 000 000 001 piko p

Mogłoby Ci się wydawać, że, ze względu na niewyobrażalną różnicę w wielkości, atomy i galaktyki nie mają ze sobą nic wspólnego. Naukowcy jednak pokazali (i zrobili to całkiem niedawno), że nie można zrozumieć procesów zachodzących w galaktyce bez zrozumienia jej budowy na poziomie podstawowym, tj. na poziomie atomów, a nawet na poziomie jeszcze głębszym. Jak zobaczysz w dalszych rozdziałach dotyczących gwiazd oraz procesów gwiezdnej nukleosyntezy nieodzownych dla naszego istnienia, fizyka jądrowa przejawia swoje wpływy w niezmiernie szerokim zakresie skali wielkości.
Spróbujemy teraz przyjrzeć się dokładniej materii, z której składa się wszystko to, co widzimy. >