U svakoj mojoj veri ima nevernog Tome, kolebljivosti muka, jedino tvrdo verujem u neverovatnu religiju nauka, u bogove naučne vasione, elektrone, protone, neutrone… stihovi su Desanke Maksimović. Pesnikinja je pretočila u stihove svoju veru u atom. Ipak, on nije božanstvo i slika o njemu se menjala milenijumima. Kako su ledeni vetrovi vremena oblikovali temelj materije?

Postoje dve rečenice koje nam je dugogodišnji trening obezbedio: „Ćelija je osnovna jedinica građe i funkcije svih živih bića“ i „Atom je najmanja nedeljiva jedinica materije“. Od prve pomisli o njegovom postojanju do danas, vodili su se metaforički ratovi oko dokaza opšte priznate cigle građevine koja predstavlja naš svet. Slika o atomu bivala je više puta odbacivana, ali se ipak održala i poboljšala. Danas se verovatno sve što možete da zamislite zasniva na činjenici da postoji sistem od jezgra i elektronskog omotača, nazvan atom.

Atom

Rana istorija kazuje da se materija u početku smatrala neprekidnom. Ovo je bila Anaksagorina ideja koja je sve do kraja 18. veka bila protivteža atomističkoj teoriji. Po legendi, posmatrajući jabuku, Demokrit je došao do zaključka da neprekidnost nikako nije slučaj. Njegovo mišljenje bilo je da postoji nivo koji se ne može dalje podeliti. Nazvao ga je atomos, u prevodu nedeljiv. Još u to doba, smatralo se da oni između sebe čine veze i tako grade sve što možemo videti.

Sve do razvoja tehnoloških metoda za potrebe eksperimentalne potvrde, filozofska rasprava o mnogim različitim pogledima na strukturu materije bila je otvorena. Nakon mračnog perioda srednjeg veka, akademska zajednica izvrgivala je ruglu one koji su, kao Desanka, verovali u atome. Već se tada videla razlika u trci nauke i filozofije. Dok su Šopenhauer i Mah bili zadrti protivnici, mnogi naučnici su radili na potvrdi postojanja čestica. Svima su usta bila zapušena kada su Dalton, Braun i Tomson podelili svoja otkrića. Njihovi eksperimenti su mogli biti objašnjeni samo atomističkom teorijom. Najveći podvig bio je otkriće elektrona, ali i jezgra. Ovakva slika održala se do danas. Atom se sastoji iz jezgra (protoni i neutroni) u kom je skoncentrisana skoro sva masa ove čestice i elektronskog omotača.

Slika

Nakon prihvatanja nove-stare ideje, došlo je na red pitanje: Kako atom izgleda? Odgovor nije nađen tako lako kao što bi se činilo. Isprva su ljudi mislili da on izgleda kao bilijarska kugla. Odnosno, kao nestišljiva sfera. Ova ideja je, donekle, zadržana sve do danas radi lakših promatranja određenih fenomena. Na prelazu između 19. i 20. veka otkriven je i elektron, a sa njim je stvoren novi model – puding od šljiva. On je ujedno pionir modela koji su ukazivali da postoji unutrašnja struktura atoma. Razvojem nuklearnih nauka, ali i radom Raderforda, otkriveno je da je zapravo reč o centru velike mase oko kojeg se nalaze elektroni. U ovo vreme na snazi je bilo jako uverenje da je atom čestične prirode.

Mnogi su još ranije primetili postojanje spektara svetlosti. Napredak spektroskopije kao nauke veoma je uticao na sliku o strukturi materije. Njeni rezultati naveli Nilsa Bora i Maksa Planka na podrobnije objašnjavanje i izučavanje. Ustanovljeno je da se svetlost, ali i sva energija izračuje u porcijama (kvantima). Prvenstveno nastaje određenim energetskim prelazima u atomima. Razvojem kvantne teorije iznedreno je jedno vrlo zanimljivo stanovište. Naime, talasi i čestice su posmatrani kao odvojeni entiteti sve dok se nije pojavio De Brolji. On je naizgled samo pretumbao jednu formulu, ali se ona eksperimentalno pokazala tačnom. Čestice mogu imati osobine talasa. Tačnije, ne postoje ni čestice ni talasi, već u nedostatku bojleg izraza, vlada talasno-čestični dualizam. Ispitivan je kroz osobinu talasa – difrakciju. Moguće je dokazati verodostojnost ovog principa za bilo koju stvar, samo je potrebno imati dovoljno veliku difrakcionu rešetku.

Pre mlade kvantne teorije i modela Nilsa Bora, smatralo se da je moguće da elektronski omotač možda izgleda poput spirale. Naravno, odmah je postalo jasno da je ovo nemoguće. Nils je ustanovio planetarni model atoma, odnosno jezgro u sredini i elektrone koji kruže po svojim jasno određenim putanjama oko njega. Spektroskopija je isprva dala svoje odobrenje. Ipak, daljim ispitivanjima je utvrđeno da ni ovo nije tačno. Elektroni se ne kreću oko jezgra, ali ni oko sopstvene ose. Nalaze se razmazani u tom prostoru u svojim određenim energetskim stanjima.

Gde smo danas?

Neko pametan je jednom rekao da sva znanja ovog sveta ne mogu objasniti suštinu obične muve. Da, istina je. Ne ulazeći u raspravu o nečem tako složenom kao što je muva, ne možemo ni da objasnimo šta je elektron. U našu odbranu – radi se na tome. 2500 godina posle Demokrita zna se da atom nije zaista nedeljiv. Njegova sjedinjenost i interakcije sa sebi sličnima definišu materijalni (možda i duhovni) svet, ali nije nedeljiv. Štaviše, otkriveno je mnogo čestica koje su manje od atoma i „sačinjavaju“ ga. Uvrštene su u Standardni model elementarnih čestica i trenutno se smatra da su one zapravo gradivni elementi prirode. Otkrića su prodornija što je tehnologija naprednija. Odnosno, što je veću energiju moguće dostići za cepanje materije. Prosto da se čovek zapita: da li je Anaksagora ipak bio u pravu?


Ako niste do sada, zapratite našu Lifehacker.rs FB stranicu.


Marija Brzić

Autor: Marija Brzić

Ja sam u izvesnom smislu nešto između Boga i ničega.

marija@lifehacker.rs