Ali so elementi nastali po naključju?

»VSAK objekt v vesolju, celo najbolj oddaljena zvezda, je sestavljen iz atomov,« je pojasnjeno v The Encyclopedia of Stars & Atoms. Posamezni atomi so premajhni, da bi jih videli, toda ko jih je več skupaj, sestavljajo znane kemične elemente. Nekateri od teh elementov so trdne snovi, ki jih lahko vidimo; drugi so nevidni plini. Ali se obstoj vseh teh kemičnih elementov da pojasniti z naključjem?

Elementi od 1 do 92

Čeprav je vodik najpreprostejši od vseh atomov, je gorivo zvezdam, kakršna je naše Sonce, in je nujen za življenje. Vodikov atom ima v jedru en proton, okrog tega jedra pa kroži en elektron. Drugi kemični elementi, na primer ogljik, kisik, zlato in živo srebro, so iz atomov z mnogimi elektroni, ki krožijo okrog jedra, v katerem je veliko protonov in nevtronov.

Pred kakimi 450 leti so poznali le 12 kemičnih elementov. Ko so jih odkrili več, so znanstveniki med njimi opazili naravni red. In ko so elemente razporedili v tabelo v vrste in stolpce, so odkrili, da imajo elementi istega stolpca podobne lastnosti. Toda v tabeli so bile tudi vrzeli, ki so predstavljale neznane elemente. Tako je ruski znanstvenik Dimitrij Mendelejev predvidel obstoj elementa z atomskim številom 32, germanija, pa tudi njegovo barvo, maso, gostoto in tališče. Mendelejevo »predvidevanje o drugih manjkajočih elementih (galiju in skandiju) se je tudi izkazalo za zelo točno«, piše v znanstvenem učbeniku Chemistry iz leta 1995.

Sčasoma so znanstveniki predvideli tudi obstoj drugih neznanih elementov in nekatere njihove lastnosti. Navsezadnje so odkrili vse manjkajoče elemente. V tabeli ni več nobene vrzeli. Naravni red elementov temelji na številu protonov v jedru njihovih atomov. Začne se z elementom s številom 1, vodikom, in nadaljuje do zadnjega elementa, ki se običajno naravno pojavlja na zemlji, s številom 92, urana. Ali je to zgolj naključje?

Pretehtajte tudi bogato raznolikost kemičnih elementov. Zlato in živo srebro sta elementa z vsak svojo značilno bleščečo barvo. Eden je trdna snov, drugi tekoča. Pa vendar sta kot elementa 79 in 80 drug za drugim. Atom zlata ima 79 elektronov, 79 protonov in 118 nevtronov. Atom živega  srebra ima samo en elektron več, en proton več in približno enako število nevtronov.

Ali je samo naključje, da majhna drugačnost v razporeditvi atomskih delcev daje tako bogato raznolikost elementov? Kaj pa sile, ki vežejo atomske delce? »V vesolju se vse, od najmanjšega delca do največje galaksije, ravna po pravilih, ki so opisani z zakoni fizike,« je pojasnjeno v The Encyclopedia of Stars & Atoms. Zamislite si, kaj bi se zgodilo, če bi se eno od teh pravil spremenilo. Kaj, če bi se na primer spremenilo kaj glede sile, zaradi katere elektroni krožijo okrog atomskega jedra?

Precizno nastavljene fizikalne sile

Razmislite o posledicah, če bi elektromagnetna sila oslabela. »Elektronov ne bi več vezalo na atom,« pravi dr. David Block v svoji knjigi Star Watch. In kaj bi to pomenilo? »Imeli bi vesolje, kjer ne bi bila mogoča nobena kemična reakcija!« dodaja. Kako hvaležni smo lahko za ustaljene zakone, zaradi katerih so kemične reakcije mogoče! Dva vodikova atoma se denimo vežeta z enim kisikovim v molekulo dragocene vode.

Elektromagnetna sila je kakih 100-krat šibkejša od močne jedrske sile, ki veže skupaj jedra atomov. Kaj bi se zgodilo, če bi se to razmerje spremenilo? »Če bi bili ti relativni moči jedrske in elektromagnetne sile le malenkost drugačni, potem ogljikovi atomi ne bi mogli obstajati,« pojasnjujeta znanstvenika John Barrow in Frank Tipler. Brez ogljika ne bi bilo življenja. Ogljikovi atomi sestavljajo 20 odstotkov mase vseh živih organizmov.

Bistvena je tudi moč elektromagnetne sile v primerjavi z gravitacijsko. »Ob najneznatnejši spremembi relativnih moči gravitacijske in elektromagnetne sile,« je pojasnjeno v reviji New Scientist, »bi se zvezde, kakor je Sonce, spremenile v modre orjakinje [veliko prevroče za življenje] oziroma v rdeče pritlikavke [ne dovolj vroče za ohranjanje življenja].«

Nadaljnja sila, šibka jedrska sila, nadzoruje hitrost jedrskih reakcij v Soncu. »Ravno dovolj je šibka, da vodik v Soncu zgoreva počasi in enakomerno,« razlaga fizik Freeman Dyson. Lahko bi navedli še mnoge druge primere, ki kažejo, kako je naše življenje odvisno od zakonov v prefinjenem medsebojnem ravnovesju in od razmer v vesolju. Paul Davies, profesor in znanstveni pisec, je te zakone in razmere v vesolju primerjal z nizom gumbov in dejal: »Videti je, kakor da je treba različne gumbe nastaviti izredno precizno, če naj bi bilo vesolje primerno za življenje.«

Biblija je že veliko prej, preden je sir Isaac Newton odkril gravitacijski zakon, govorila o teh ustaljenih pravilih oziroma zakonih. Možu Jobu je bilo zastavljeno vprašanje: »Ali si ti razglasil pravila, ki uravnavajo nebesa, oziroma določil naravne zakone na zemlji?« (Job 38:33, The New English Bible) Nadaljnji vprašanji, ki človeka kar silita k ponižnosti, sta bili: »Kje si bil, ko sem postavljal temelje zemlji?« in »Kdo je določil mero njeno, če menda veš?«. (Job 38:4, 5)

[Okvir na strani 6]

ZA ŽIVLJENJE NUJNI ELEMENTI

Približno 98 odstotkov atomov vašega telesa sestavljajo kemični elementi vodik, kisik in ogljik. Sledi dušik, ki sestavlja nadaljnjega 1,4 odstotka. Drugi elementi se pojavljajo v zelo majhnih količinah, a so vseeno nujni za življenje.

[Tabela/shema na straneh 6, 7]

(Lega besedila – glej publikacijo)

 Do izida te publikacije so znanstveniki izdelali elemente od 93 in večje, vse do elementa 118, vštevši z njim. Kot je bilo predvideno, ti elementi še vedno ustrezajo vzorcu periodnega sistema.

[Vir slike]

Vir: Los Alamos National Laboratory

ime elementa simbol atomsko število (število protonov)

vodik H 1

helij He 2

litij Li 3

berilij Be 4

bor B 5

ogljik C 6

dušik N 7

kisik O 8

fluor F 9

neon Ne 10

natrij Na 11

magnezij Mg 12

aluminij Al 13

silicij Si 14

fosfor P 15

žveplo S 16

klor Cl 17

argon Ar 18

kalij K 19

kalcij Ca 20

skandij Sc 21

titan Ti 22

vanadij V 23

krom Cr 24

mangan Mn 25

železo Fe 26

kobalt Co 27

nikelj Ni 28

baker Cu 29

cink Zn 30

galij Ga 31

germanij Ge 32

arzen As 33

selen Se 34

brom Br 35

kripton Kr 36

rubidij Rb 37

stroncij Sr 38

itrij Y 39

cirkonij Zr 40

niobij Nb 41

molibden Mo 42

tehnecij Tc 43

rutenij Ru 44

rodij Rh 45

paladij Pd 46

srebro Ag 47

kadmij Cd 48

indij In 49

kositer Sn 50

antimon Sb 51

telur Te 52

jod I 53

ksenon Xe 54

cezij Cs 55

barij Ba 56

lantan La 57

cerij Ce 58

prazeodim Pr 59

neodim Nd 60

prometij Pm 61

samarij Sm 62

evropij Eu 63

gadolinij Gd 64

terbij Tb 65

disprozij Dy 66

holmij Ho 67

erbij Er 68

tulij Tm 69

iterbij Yb 70

lutecij Lu 71

hafnij Hf 72

tantal Ta 73

volfram W 74

renij Re 75

osmij Os 76

iridij Ir 77

platina Pt 78

zlato Au 79

živo srebro Hg 80

talij Tl 81

svinec Pb 82

bizmut Bi 83

polonij Po 84

astat At 85

radon Rn 86

francij Fr 87

radij Ra 88

aktinij Ac 89

torij Th 90

protaktinij Pa 91

uran U 92

neptunij Np 93

plutonij Pu 94

americij Am 95

kirij Cm 96

berkelij Bk 97

kalifornij Cf 98

ajnštajnij Es 99

fermij Fm 100

mendelevij Md 101

nobelij No 102

lavrencij Lr 103

ruterfordij Rf 104

dubnij Db 105

siborgij Sg 106

nilsborij Bh 107

hasij Hs 108

majtnerij Mt 109

110

111

112

114

116

118

[Shema]

(Lega besedila – glej publikacijo)

Ali red in harmonija med elementi v periodnem sistemu govorita o naključju ali inteligentni zasnovi?

helijev atom

elektron

proton

nevtron

[Shema/slika na strani 7]

(Lega besedila – glej publikacijo)

Odkod precizno nastavljene štiri fizikalne sile?

ELEKTROMAGNETIZEM

MOČNA JEDRSKA SILA

GRAVITACIJA

ŠIBKA JEDRSKA SILA

molekula vode

jedro atoma

modra orjakinja

rdeča pritlikavka

Sonce