Au apărut elementele chimice din întâmplare?

„TOATE obiectele din Univers, chiar şi cele mai îndepărtate stele, sunt alcătuite din atomi“, se explică în The Encyclopedia of Stars & Atoms. Atomii, luaţi în parte, sunt prea mici ca să poată fi văzuţi, însă grupaţi ei alcătuiesc bine cunoscutele elemente chimice. Unele dintre aceste elemente sunt solide, şi le putem vedea, iar altele sunt gazoase, şi nu le putem vedea. Se poate spune că toate aceste elemente chimice au apărut din întâmplare?

Elementele de la 1 la 92

Hidrogenul este cel mai simplu tip de atom, însă el alimentează stele ca Soarele nostru şi este un element indispensabil vieţii. Nucleul atomului de hidrogen are un singur proton, în jurul căruia se roteşte un singur electron. Alte elemente chimice, cum ar fi carbonul, oxigenul, aurul şi mercurul, sunt alcătuite din atomi cu mai mulţi electroni, care se rotesc în jurul unui nucleu format din mai mulţi protoni şi neutroni.

Cu aproximativ 450 de ani în urmă se cunoşteau numai 12 elemente chimice. Pe măsură ce se descopereau şi altele, oamenii de ştiinţă au observat că acestea se caracterizau printr-⁠o ordine naturală. Iar, când elementele au fost aşezate pe linii şi coloane într-⁠un tabel, oamenii de ştiinţă au descoperit că elementele care se aflau pe aceeaşi coloană aveau caracteristici asemănătoare. Însă tabelul avea şi căsuţe libere, reprezentând elemente necunoscute. Acest lucru l-⁠a făcut pe savantul rus Dimitrie Mendeleev să prezică existenţa elementului cu numărul atomic 32, şi anume germaniul, precum şi culoarea, masa, densitatea şi punctul de topire ale acestui element. „Prezicerile [lui Mendeleev] referitoare la alte elemente care lipseau — galiul şi scandiul — s-⁠au dovedit şi ele foarte exacte“, se spune într-⁠un manual de chimie din 1995.

Cu timpul, oamenii de ştiinţă au prezis existenţa şi a altor elemente necunoscute, precum şi câteva dintre caracteristicile lor. În cele din urmă, toate elementele care lipseau au fost descoperite. În tabel nu mai există căsuţe libere. Ordinea naturală a elementelor este dată de numărul de protoni din nucleul atomilor lor, adică se începe cu elementul cu numărul 1, hidrogenul, şi se continuă până la ultimul element care se găseşte, în general, în stare naturală pe pământ, şi anume elementul cu numărul 92, uraniul. Este această ordine doar o coincidenţă?

Să ne gândim şi la marea diversitate a elementelor chimice. Aurul şi mercurul sunt elemente ce au culori strălucitoare caracteristice.  Unul e solid, celălalt lichid. Totuşi ele ocupă poziţii alăturate în tabel, având numărul atomic 79, respectiv 80. Un atom de aur are 79 de electroni, 79 de protoni şi 118 neutroni. Un atom de mercur nu are decât un electron în plus, un proton în plus şi aproximativ acelaşi număr de neutroni.

Este pură întâmplare că o diferenţă mică în aranjarea particulelor atomice generează o atât de mare diversitate de elemente? Dar ce se poate spune despre forţele care ţin particulele atomice la un loc? „Absolut totul în Univers, de la cea mai mică particulă până la cea mai mare galaxie, se supune unor legi care au fost numite legile fizicii“, se arată în The Encyclopedia of Stars & Atoms. Imaginaţi-⁠vă ce s-⁠ar întâmpla dacă una dintre aceste legi s-⁠ar modifica. De exemplu, ce s-⁠ar întâmpla dacă s-⁠ar modifica forţa care ţine electronii pe orbitele lor din jurul nucleului unui atom?

Forţe fizice reglate cu mare precizie

Să ne gândim care ar fi consecinţele slăbirii forţei electromagnetice. „Electronii n-⁠ar mai fi strâns legaţi de atomi“, spune dr. David Block în cartea sa Star Watch. Dar ce ar însemna mai exact acest lucru? „Am avea un Univers în care n-⁠ar mai fi posibilă nici o reacţie chimică!“, adaugă el. Cât de recunoscători putem fi că există legi fixe care permit ca reacţiile chimice să aibă loc! De exemplu, doi atomi de hidrogen se combină cu un atom de oxigen şi formează o preţioasă moleculă de apă.

Forţa electromagnetică este de aproximativ 100 de ori mai slabă decât forţa nucleară tare care ţine compact nucleul atomilor. Ce s-⁠ar întâmpla dacă acest raport s-⁠ar schimba? „Dacă intensitatea relativă a forţei nucleare şi cea a forţei electromagnetice ar fi uşor modificate, atunci n-⁠ar mai exista atomi de carbon“, explică savanţii John Barrow şi Frank Tipler. Fără carbon, n-⁠ar mai fi viaţă. Atomii de carbon reprezintă 20% din masa tuturor organismelor vii.

Decisivă este şi intensitatea forţei electromagnetice raportată la forţa gravitaţională. „Cea mai mică modificare a intensităţii relative a forţei gravitaţionale şi a celei electromagnetice ar transforma stelele ca Soarele nostru în gigante albastre [mult prea fierbinţi ca să existe viaţă] sau în pitice roşii [insuficient de fierbinţi pentru a întreţine viaţa]“, se explică în revista New Scientist.

O altă forţă, forţa nucleară slabă, controlează viteza cu care au loc reacţiile nucleare din Soare. „E suficient de slabă pentru ca hidrogenul din Soare să ardă cu o viteză mică şi constantă“, explică fizicianul Freeman Dyson. Se pot da multe alte exemple pentru a demonstra cum depinde viaţa noastră de legile şi condiţiile din Univers aflate într-⁠un echilibru fin. Profesorul Paul Davies, autor de lucrări ştiinţifice, a asemănat aceste legi şi condiţii din Univers cu mai multe butoane şi a spus: „S-⁠ar părea că butoanele trebuie reglate cu o precizie extraordinară pentru ca în Univers să existe condiţii propice vieţii“.

Cu mult înainte ca Sir Isaac Newton să enunţe legea atracţiei universale, Biblia a făcut referire la aceste legi fixe. Lui Iov i s-⁠au pus următoarele întrebări: „Cunoşti tu legile cerului? Sau tu îi orânduieşti stăpânirea pe pământ?“ (Iov 38:33). Alte întrebări umilitoare au fost: „Unde erai tu când am întemeiat pământul?“ şi „Cine i-⁠a hotărât măsurile, ştii?“. — Iov 38:4, 5.

[Chenarul de la pagina 6]

ELEMENTE INDISPENSABILE

Hidrogenul, oxigenul şi carbonul sunt trei elemente chimice care reprezintă aproximativ 98% din corpul nostru. Urmează apoi azotul, în proporţie de 1,4%. Există şi alte elemente care se găsesc în cantităţi foarte mici, dar care sunt totuşi indispensabile vieţii.

[Chenarul/Diagrama de la paginile 6, 7]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

 Până în momentul publicării acestor articole, oamenii de ştiinţă au produs elementele cu numărul atomic de la 93 până la 118. Aşa cum era de aşteptat, aceste elemente se încadrează în modelul tabelului periodic.

[Provenienţa diagramei]

Sursa: Los Alamos National Laboratory

Denumirea elementului Simbolul Numărul atomic (numărul de protoni)

hidrogen H 1

heliu He 2

litiu Li 3

beriliu Be 4

bor B 5

carbon C 6

azot N 7

oxigen O 8

fluor F 9

neon Ne 10

sodiu Na 11

magneziu Mg 12

aluminiu Al 13

siliciu Si 14

fosfor P 15

sulf S 16

clor Cl 17

argon Ar 18

potasiu K 19

calciu Ca 20

scandiu Sc 21

titan Ti 22

vanadiu V 23

crom Cr 24

mangan Mn 25

fier Fe 26

cobalt Co 27

nichel Ni 28

cupru Cu 29

zinc Zn 30

galiu Ga 31

germaniu Ge 32

arsen As 33

seleniu Se 34

brom Br 35

kripton Kr 36

rubidiu Rb 37

stronţiu Sr 38

ytriu Y 39

zirconiu Zr 40

niobiu Nb 41

molibden Mo 42

techneţiu Tc 43

ruteniu Ru 44

rodiu Rh 45

paladiu Pd 46

argint Ag 47

cadmiu Cd 48

indiu In 49

staniu Sn 50

stibiu Sb 51

telur Te 52

iod I 53

xenon Xe 54

cesiu Cs 55

bariu Ba 56

lantan La 57

ceriu Ce 58

praseodim Pr 59

neodim Nd 60

promeţiu Pm 61

samariu Sm 62

europiu Eu 63

gadoliniu Gd 64

terbiu Tb 65

disprosiu Dy 66

holmiu Ho 67

erbiu Er 68

tuliu Tm 69

yterbiu Yb 70

luteţiu Lu 71

hafniu Hf 72

tantal Ta 73

tungsten W 74

reniu Re 75

osmiu Os 76

iridiu Ir 77

platină Pt 78

aur Au 79

mercur Hg 80

taliu Tl 81

plumb Pb 82

bismut Bi 83

poloniu Po 84

astatiniu At 85

radon Rn 86

franciu Fr 87

radiu Ra 88

actiniu Ac 89

toriu Th 90

protactiniu Pa 91

uraniu U 92

neptuniu Np 93

plutoniu Pu 94

americiu Am 95

curiu Cm 96

berkeliu Bk 97

californiu Cf 98

einsteiniu Es 99

fermiu Fm 100

mendeleviu Md 101

nobeliu No 102

lawrenţiu Lr 103

rutherfordiu Rf 104

dubniu Db 105

seaborgiu Sg 106

bohriu Bh 107

hassiu Hs 108

meitneriu Mt 109

110

111

112

114

116

118

[Diagrama]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Sunt oare ordinea şi armonia elementelor din tabelul periodic rezultatul întâmplării sau al unui proiect inteligent?

atom de heliu

electron

proton

neutron

[Diagrama/Fotografia de la pagina 7]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Cum se explică reglajul foarte precis al celor patru forţe fizice?

FORŢA ELECTROMAGNETICĂ

FORŢA NUCLEARĂ TARE

FORŢA GRAVITAŢIONALĂ

FORŢA NUCLEARĂ SLABĂ

moleculă de apă

nucleul atomului

gigantă albastră

pitică roşie

soare