Česar se s prostim očesom ne da videti

V ZRAKU nevidni lebdijo drobni prašni delci. Nato pa skozi okno posije sončni žarek in kar je bilo prej nevidno naenkrat lahko vidimo. Prodoren žarek svetlobe te delce razkrije človeškim očem.

Razmislite nadalje o vidni svetlobi, ki se s prostim očesom zdi bela oziroma brezbarvna. Kaj se zgodi, če sončna svetloba pod ravno pravšnjim kotom sije skozi kapljice vode? Voda deluje kot prizma in vidimo mavrico prelepih barv!

Pravzaprav stvari okrog nas odbijajo različne valovne dolžine svetlobe, ki jih naše oči vidijo kot barve. Zelena trava na primer sama ne izdeluje zelene svetlobe, temveč vsrkava vse valovne dolžine vidne svetlobe, razen zelene. Trava odbija zeleno valovno dolžino nazaj do naših oči, zato travo vidimo zeleno.

Pomoč z instrumenti, ki jih je izdelal človek

V zadnjih letih so s sodobnimi iznajdbami postale vidne mnoge stvari, ki so sicer nevidne s prostim očesom. Skozi navaden mikroskop lahko pogledamo navidez neživo kapljico vode in odkrijemo, da je prepolna vsakovrstnih gibajočih se bitij. In las, ki je na pogled videti gladek in raven, je skozi mikroskop videti hrapav in nazobčan. Zelo močni mikroskopi lahko povečajo predmete milijonkrat, kar je enako, kakor če bi poštno znamko povečali do velikosti majhne države!

Sedaj pa lahko raziskovalci, ko uporabljajo celo še močnejše mikroskope, vidijo slike obrisa površine snovi v atomskem merilu. Tako imajo vpogled v nekaj, kar je bilo še pred kratkim človeškim očem nevidno.

Po drugi strani pa se lahko zazremo v nočno nebo in vidimo zvezde. Koliko? S prostim očesom največ le nekaj tisoč. A odkar so pred skoraj 400 leti izumili teleskop, so jih lahko videli veliko več. Nato so v 1920-ih z močnim teleskopom v wilsonskem observatoriju odkrili, da poleg naše galaksije obstajajo še druge in da je tudi v teh nešteto zvezd. Danes pa znanstveniki menijo (ko uporabljajo visoko razvita sredstva, ki jih je izdelal človek za raziskovanje vesolja), da obstaja desetine milijard galaksij, in v mnogih od teh je na stotine milijard zvezd!

Res osupljivo odkritje s teleskopi je, da je milijarde zvezd, ki so videti kot Rimska cesta, ker so navidez tako tesno skupaj, v resnici druga od druge oddaljenih nedoumljivo velike razdalje. Podobno so tudi močni mikroskopi pomagali očesu videti, da so predmeti, ki se s prostim očesom zdijo polni, v resnici iz  atomov, ki so sestavljeni predvsem iz praznega prostora.

Neskončno majhen

Najmanjši drobec, ki se ga da videti z navadnim mikroskopom, je sestavljen iz več kot deset milijard atomov! V atomu pa so, kot so odkrili leta 1897, drobni krožeči delci, elektroni. Sčasoma so ugotovili, da je jedro atoma, okrog katerega krožijo elektroni, sestavljeno iz večjih delcev – nevtronov in protonov. Oseminosemdeset vrst atomov oziroma elementov, ki se naravno pojavljajo na zemlji, je v bistvu enake velikosti, razlikujejo pa se v masi, ker ima vsak naslednji element višje število teh treh osnovnih delcev.

Elektroni (vodikov atom ima samo enega) krožijo po prostoru okrog jedra atoma milijardokrat vsako milijoninko sekunde, tako dajejo atomu obliko in povzročajo, da se vede, kakor bi bil poln. Skoraj 1840 elektronov bi bilo potrebnih, da bi ustrezali masi protona ali nevtrona. Tako proton kot nevtron pa sta kakih 100.000-krat manjša od celotnega atoma!

Da bi si lahko nekako predstavljali, kako prazen je atom, si skušajte zamisliti jedro vodikovega atoma glede na atomov krožeči elektron. Če bi bilo to jedro, ki ga sestavlja en sam proton, veliko kakor teniška žoga, bi bil njegov krožeči elektron približno 3 kilometre stran!

V poročilu ob praznovanju stoletnice odkritja elektrona je bilo rečeno: »Malo ljudi dvakrat premisli, preden praznuje nekaj, česar nihče ni videl, kar nima nobene zaznavne velikosti, ima pa izmerljivo maso, električni naboj – in se vrti kakor vrtavka. [. . .] Danes nihče ne dvomi o zamisli, da stvari, ki jih ne moremo videti, obstajajo.«

Celo še manjši delci

Pospeševalniki delcev, ki lahko zaženejo delce snovi drugega ob drugega, sedaj znanstvenikom ponujajo bežen pogled v jedro atoma. Tako ti potem pišejo o mnogih delcih z nenavadnimi imeni. Naj omenimo le nekatere: pozitroni, fotoni, mezoni, kvarki in gluoni. Vseh teh se ne da videti niti z najmočnejšimi mikroskopi. Toda s tako opremo, kot so meglične in mehurčne celice ter merilniki sevanja, opazijo sledi njihovega obstoja.

Raziskovalci sedaj vidijo, kar je bilo nekoč nevidno. In ob tem doumevajo pomen tega, kar so po njihovem mnenju štiri osnovne sile – gravitacija, elektromagnetna sila in dve subjedrski sili, imenovani »šibka sila« in »močna sila«. Nekateri znanstveniki bi z raziskavami radi prišli do tako imenovane »teorije vsega«, za katero upajo, da bo priskrbela razumljivo razlago vesolja, od makroskopskega do mikroskopskega.

Kaj se lahko naučimo, ko vidimo to, česar s prostim očesom ne moremo? In do kakšnih sklepov so na podlagi naučenega prišli mnogi? Na to odgovarjata naslednja članka.

[Slike na strani 3]

Slike atomov niklja (zgoraj) in platine

[Vir slike]

Courtesy IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center