Čo nemožno vidieť voľným okom

DROBNÉ čiastočky prachu sa nepozorovane vznášajú vo vzduchu. No potom cez okno zažiari lúč slnečného svetla a vy zrazu vidíte, čo bolo neviditeľné. Ľudskému zraku tieto čiastočky odhaľuje prenikajúci svetelný lúč.

Zamyslite sa tiež nad viditeľným svetlom, ktoré sa voľnému oku javí ako biele alebo bezfarebné. Čo sa stane, keď slnečné svetlo presvieti kvapôčky vody pod určitým uhlom? Voda vtedy poslúži ako optický hranol a my vidíme prekrásne sfarbenú dúhu!

V skutočnosti predmety okolo nás odrážajú svetlo určitej vlnovej dĺžky, čo oči vnímajú ako farbu. Napríklad zelená tráva sama nevytvára zelené svetlo, ale skôr absorbuje viditeľné svetlo všetkých vlnových dĺžok okrem vlnovej dĺžky zeleného svetla. Tráva odráža vlnovú dĺžku zeleného svetla späť k očiam, preto sa našim očiam javí ako zelená.

Pomôcky, ktoré si vyrobil človek

V posledných rokoch nám moderné vynálezy zviditeľnili mnohé veci voľným okom neviditeľné. Môžeme sa pozerať bežným mikroskopom na kvapku vody, ktorá naoko vyzerá ako bez života, a odhaliť, že je naplnená rozmanitými hýbajúcimi sa tvormi. A vlas, ktorý sa pri zbežnom pohľade zdá hladký a rovný, je pod mikroskopom drsný a vrúbkovaný. Veľmi výkonné mikroskopy môžu zväčšovať veci miliónnásobne, čo je zväčšenie, pri ktorom by poštová známka mala rozmery ako malá krajina!

Dnes použitím ešte výkonnejších mikroskopov výskumníci získavajú obrysové obrazy povrchu s rozlíšením veľkosti atómu. To im ponúka pohľad na to, čo až donedávna bolo mimo zorného poľa ľudského zraku.

Na druhej strane môžeme v noci pozerať na oblohu a vidieť hviezdy. Koľko? Voľným okom nanajvýš niekoľko tisíc. Ale s vynálezom teleskopu pred takmer 400 rokmi ich začali ľudia vidieť oveľa viac. Potom v 20. rokoch 20. storočia výkonný teleskop v observatóriu na Mount Wilsone odhalil, že mimo našej galaxie sú ďalšie galaxie a aj tie sú plné nespočítateľného množstva hviezd. Dnes s použitím dômyselných pomôcok na skúmanie vesmíru, vyrobených človekom, vedci odhadujú, že existujú desiatky miliárd galaxií, z ktorých mnohé obsahujú stovky miliárd hviezd!

Teleskopy odhalili skutočne udivujúci fakt, že miliardy hviezd, ktoré sa javia ako Mliečna cesta — lebo sú zdanlivo tak blízko seba — sú od seba nepredstaviteľne vzdialené. Podobne výkonné mikroskopy pomáhajú vidieť voľným okom veci, ktoré sa zdajú pevné, no v skutočnosti sú zložené z atómov, ktoré tvorí najmä prázdny priestor.

 Nekonečne malé

Najmenšia čiastočka, ktorú možno vidieť bežným mikroskopom, je zložená z viac ako desiatich miliárd atómov! No v roku 1897 sa zistilo, že atóm má drobné obiehajúce častice, ktoré sa nazývajú elektróny. Po čase sa zistilo, že jadro atómu, okolo ktorého obiehajú elektróny, sa skladá z väčších častíc — neutrónov a protónov. Osemdesiatosem druhov atómov, čiže prvkov, ktoré sa prirodzene vyskytujú na zemi, má v podstate rovnakú veľkosť, ale odlišujú sa od seba hmotnosťou, lebo každý nasledujúci má vždy väčší počet týchto troch základných častíc.

Elektróny — v prípade atómu vodíka jediný elektrón — krúžia v priestore okolo jadra atómu miliardykrát každú milióntinu sekundy, čím udržiavajú tvar atómu a spôsobujú, že sa správa tak, akoby bol pevný. Bolo by potrebných takmer 1840 elektrónov, aby sa vyrovnali hmote protónu alebo neutrónu. Protón aj neutrón sú asi 100 000-krát menšie ako samotný atóm!

Aby ste získali predstavu, aký priestor je v atóme, pokúste sa predstaviť si jadro atómu vodíka v porovnaní s obiehajúcim elektrónom tohto atómu. Ak by jadro obsahujúce jediný protón malo veľkosť tenisovej lopty, jeho obiehajúci elektrón by bol od neho vzdialený asi 3 kilometre!

Jedna správa k oslave storočnice objavenia elektrónu uviedla: „Len málo ľudí váha, či oslavovať niečo, čo nikto nevidel, niečo, čo nemá rozoznateľnú veľkosť, a predsa má merateľnú hmotnosť, elektrický náboj — a točí sa ako vĺčik... Nikto dnes nespochybňuje myšlienku, že veci, ktoré nikdy nemôžeme vidieť, naozaj existujú.“

Ešte menšie objekty

Zariadenia na rozbíjanie atómu schopné vrážať častice hmoty do seba v súčasnosti ponúkajú vedcom pohľad dovnútra jadra atómu. V dôsledku toho sa píše o mnohých časticiach so zvláštne znejúcimi menami — pozitróny, fotóny, mezóny, kvarky a gluóny, a to vymenúvame len niektoré. Žiadnu nemožno vidieť ani tým najvýkonnejším mikroskopom. Ale pomocou zariadení, ako je hmlová komora, bublinová komora a scintilačný počítač, sa dá ich existencia vystopovať.

Dnes vedci vidia to, čo bolo kedysi neviditeľné. Pritom si uvedomujú význam štyroch síl, o ktorých sú presvedčení, že sú základné — gravitácia, elektromagnetická sila a dve sily v jadre označené ako „slabá interakcia“ a „silná interakcia“. Niektorí vedci sa snažia sformulovať teóriu, ktorú označujú výrazom „teória všetkého“, ktorá ako dúfajú, poskytne zrozumiteľné porozumenie vesmíru od makroskopického po mikroskopický.

Čo sa možno naučiť z pozorovania toho, čo nemožno vidieť voľným okom? K akému záveru dospeli mnohí ľudia na základe toho, čo sa dozvedeli? Odpoveď poskytujú nasledujúce články.

[Obrázky na strane 3]

Zobrazenia atómov niklu (hore) a atómov platiny

[Prameň ilustrácie]

S láskavým dovolením IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center