Vai elementi ir radušies nejauši?

”KATRS objekts Visumā, pat vistālākās zvaigznes, sastāv no atomiem.” (The Encyclopedia of Stars & Atoms.) Atsevišķus atomus nevar saskatīt, jo tie ir pārāk mazi, bet daudzi atomi kopā veido pazīstamus ķīmiskos elementus. Daži no šiem elementiem ir cietas vielas, un tos var redzēt; citi ir gāzes, tāpēc nav saskatāmi. Vai visu šo ķīmisko elementu pastāvēšanu var izskaidrot ar nejaušību?

Elementi no 1 līdz 92

Lai gan ūdeņraža atomi ir visvienkāršākie no visiem atomiem, bez ūdeņraža nebūtu iespējami procesi, kas risinās tādās zvaigznēs kā Saule, tāpēc šis elements ir ļoti svarīgs dzīvības pastāvēšanai. Ūdeņraža atoma kodolā ir viens protons, un ap kodolu riņķo viens elektrons. Citi ķīmiskie elementi, piemēram, ogleklis, skābeklis, zelts un dzīvsudrabs, sastāv no atomiem, kuros daudzi elektroni riņķo ap kodolu, ko veido daudzi protoni un neitroni.

Pirms 450 gadiem bija pazīstami tikai 12 ķīmiskie elementi. Pamazām, atklājot jaunus elementus, zinātnieki ievēroja, ka tie virknējas dabiskā secībā. Kad elementus sagrupēja tabulā, atklājās, ka elementiem, kas atrodas vienā stabiņā, ir līdzīgas īpašības. Taču tabulā bija arī tukšas vietas, kas atbilda vēl nezināmiem elementiem. Ņemot vērā šo faktu, krievu zinātnieks Dmitrijs Mendeļejevs paredzēja, ka pastāv elements ar atomnumuru 32, germānijs, kā arī tā krāsu, atommasu, blīvumu un kušanas temperatūru. ”[Mendeļejeva] paredzējumi par citiem trūkstošajiem elementiem — galliju un skandiju — arī izrādījās ļoti precīzi,” teikts 1995. gadā izdotajā rokasgrāmatā Chemistry.

Ar laiku zinātnieki paredzēja citu vēl nezināmu elementu pastāvēšanu un dažas to īpašības. Beigu beigās visi trūkstošie elementi bija atklāti, un tagad tabulā tukšu vietu vairs nav. Elementu dabiskās secības pamatā ir protonu skaits katra elementa atomu kodolos: elementam ar numuru 1, ūdeņradim, atoma kodolā ir viens protons, savukārt pēdējam elementam, kas parasti dabiskā veidā sastopams uz zemes, urānam, kura numurs ir 92, atoma kodolā ir 92 protoni. Vai tā varētu būt tikai sakritība?

Pārsteidzoša ir arī ķīmisko elementu lielā daudzveidība. Zelts un dzīvsudrabs ir elementi ar raksturīgu spīdumu, bet katram no tiem ir sava krāsa. Viens ir cieta viela, otrs — šķidra. Tomēr elementu sistēmā tie seko viens otram — to numuri ir 79 un 80. Zelta atomam ir 79 elektroni, 79 protoni un 118 neitroni. Dzīvsudraba atomam ir tikai par vienu elektronu un vienu protonu vairāk un apmēram tikpat daudz neitronu.

Vai tā ir tikai nejaušība, ka pavisam niecīgas izmaiņas atoma sastāvdaļu sakārtojumā rada tādu elementu daudzveidību? Un ko var teikt par spēkiem, kas satur šīs daļiņas kopā? ”Itin viss Visumā — no vismazākās daļiņas līdz pat vislielākajai galaktikai — ir pakļauts noteiktām likumsakarībām, ko apraksta fizikas likumi.” (The Encyclopedia of Stars & Atoms.) Padomāsim, kas notiktu, ja kāds no šiem likumiem izmainītos, piemēram, ja tiktu piešķirts cits lielums spēkam, kas nosaka elektronu kustību ap atoma kodolu.

Ārkārtīgi precīzās fizikālās mijiedarbības

Kādas būtu sekas, ja elektromagnētiskā mijiedarbība būtu vājāka? ”Elektroni vairs nebūtu piesaistīti atomiem,” norāda Dr. Deivids Bloks savā grāmatā Star Watch. Un kas tad notiktu? ”Visumā nebūtu iespējamas nekādas ķīmiskas reakcijas!” viņš raksta. Cik brīnišķīgi, ka pastāv nemainīgi likumi, kas ļauj notikt ķīmiskām reakcijām! Piemēram, diviem ūdeņraža atomiem savienojoties ar vienu skābekļa atomu, rodas vērtīgas vielas — ūdens — molekula.

Elektromagnētiskā mijiedarbība ir aptuveni 100 reižu vājāka nekā stiprā mijiedarbība, kas satur kopā atomu kodolus. Kas notiktu, ja šī attiecība izmainītos? ”Ja kodoldaļiņu mijiedarbības un elektromagnētiskās mijiedarbības stiprumu attiecība būtu mazliet citāda, nevarētu pastāvēt oglekļa atomi,” raksta zinātnieki Džons Barovs un Frenks Tiplers. Savukārt bez oglekļa nebūtu dzīvības. Oglekļa atomi veido 20 procentus no visu dzīvo organismu masas.

Ļoti svarīga ir arī elektromagnētiskās mijiedarbības un gravitācijas savstarpējā attiecība. ”Visniecīgākā izmaiņa attiecībā starp gravitācijas un elektromagnētiskās mijiedarbības stiprumu pārvērstu tādas zvaigznes kā Sauli par zilganajiem milžiem [kas ir pārāk karsti, lai tuvumā pastāvētu dzīvība] vai sarkanajiem punduriem [kas nav pietiekami karsti, lai uzturētu dzīvību].” (New Scientist.)

Vēl ir arī vājā mijiedarbība, kas nosaka kodolreakciju ātrumu Saules iekšienē. ”Tā ir tieši tik vāja, lai ūdeņraža sadegšana Saulē notiktu lēnām un vienmērīgi,” raksta fiziķis Frīmens Daisons. Varētu minēt daudzus citus piemērus, kas liecina, ka mūsu eksistence ir atkarīga no ārkārtīgi precīzi saskaņotiem likumiem un apstākļiem, kas valda Visumā. Populārzinātnisku darbu autors profesors Pols Deiviss salīdzināja šos Visumā pastāvošos likumus un apstākļus ar kādas ierīces pogām un atzina: ”Šķiet, ka šīs ierīces pogām jābūt noregulētām tik precīzi, cik vien tas vispār ir iespējams, lai iegūtu tādu Visumu, kurā var pastāvēt dzīvība.”

Jau ilgi pirms tam, kad sers Izaks Ņūtons atklāja gravitācijas likumu, Bībelē bija runāts par šādiem nemainīgiem likumiem. Kādam cilvēkam, vārdā Ījabs, tika uzdots jautājums: ”Vai tu zini debesu likumus, un vai tu nosaki debess valdīšanu pār zemi?” (Ījaba 38:33.) Citi jautājumi, kas lika izjust pazemību, bija šādi: ”Kur tu biji tolaik, kad Es zemi veidoju?” un ”Kas ir noteicis tās samērus — tu laikam to zini?” (Ījaba 38:4, 5.)

[Papildmateriāls 6. lpp.]

DZĪVĪBAI VAJADZĪGI ELEMENTI

Apmēram 98 procenti atomu cilvēka organismā ir ķīmisko elementu ūdeņraža, skābekļa un oglekļa atomi. Nākamais šajā rindā ir slāpeklis, kura daudzums organismā ir 1,4 procenti. Pārējie elementi ir atrodami mazākā daudzumā, tomēr arī tie ir vajadzīgi dzīvības uzturēšanai.

[Tabula/Shēma 6., 7. lpp.]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

Līdz žurnāla iznākšanas brīdim zinātnieki ir radījuši elementus ar kārtas numuriem 93, 94 un tā tālāk, līdz pat 118. elementam. Arī šie elementi iekļaujas periodiskās sistēmas tabulā.

[Norāde par autortiesībām]

Avots: Los Alamos National Laboratory

Elementa nosaukums Simbols Atomnumurs (protonu skaits)

Ūdeņradis H 1

Hēlijs He 2

Litijs Li 3

Berilijs Be 4

Bors B 5

Ogleklis C 6

Slāpeklis N 7

Skābeklis O 8

Fluors F 9

Neons Ne 10

Nātrijs Na 11

Magnijs Mg 12

Alumīnijs Al 13

Silīcijs Si 14

Fosfors P 15

Sērs S 16

Hlors Cl 17

Argons Ar 18

Kālijs K 19

Kalcijs Ca 20

Skandijs Sc 21

Titāns Ti 22

Vanādijs V 23

Hroms Cr 24

Mangāns Mn 25

Dzelzs Fe 26

Kobalts Co 27

Niķelis Ni 28

Varš Cu 29

Cinks Zn 30

Gallijs Ga 31

Germānijs Ge 32

Arsēns As 33

Selēns Se 34

Broms Br 35

Kriptons Kr 36

Rubīdijs Rb 37

Stroncijs Sr 38

Itrijs Y 39

Cirkonijs Zr 40

Niobijs Nb 41

Molibdēns Mo 42

Tehnēcijs Tc 43

Rutēnijs Ru 44

Rodijs Rh 45

Pallādijs Pd 46

Sudrabs Ag 47

Kadmijs Cd 48

Indijs In 49

Alva Sn 50

Antimons Sb 51

Telūrs Te 52

Jods I 53

Ksenons Xe 54

Cēzijs Cs 55

Bārijs Ba 56

Lantāns La 57

Cērijs Ce 58

Prazeodīms Pr 59

Neodīms Nd 60

Prometijs Pm 61

Samārijs Sm 62

Eiropijs Eu 63

Gadolīnijs Gd 64

Terbijs Tb 65

Disprozijs Dy 66

Holmijs Ho 67

Erbijs Er 68

Tūlijs Tm 69

Iterbijs Yb 70

Lutēcijs Lu 71

Hafnijs Hf 72

Tantals Ta 73

Volframs W 74

Rēnijs Re 75

Osmijs Os 76

Irīdijs Ir 77

Platīns Pt 78

Zelts Au 79

Dzīvsudrabs Hg 80

Tallijs Tl 81

Svins Pb 82

Bismuts Bi 83

Polonijs Po 84

Astats At 85

Radons Rn 86

Francijs Fr 87

Rādijs Ra 88

Aktīnijs Ac 89

Torijs Th 90

Protaktīnijs Pa 91

Urāns U 92

Neptūnijs Np 93

Plutonijs Pu 94

Amerīcijs Am 95

Kirijs Cm 96

Berklijs Bk 97

Kalifornijs Cf 98

Einšteinijs Es 99

Fermijs Fm 100

Mendelevijs Md 101

Nobelijs No 102

Lourensijs Lr 103

Rezerfordijs Rf 104

Dubnijs Db 105

Sīborgijs Sg 106

Borijs Bh 107

Hasijs Hs 108

Meitnerijs Mt 109

110

111

112

114

116

118

[Shēma]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

Vai elementu sakārtotība un harmonija periodiskajā sistēmā liecina par vienkāršu nejaušību vai par apzinātu ieceri?

Hēlija atoms

Elektrons

Protons

Neitrons

[Shēma/Attēls 7. lpp.]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

Kā izskaidrojama četru fizikālo mijiedarbību ārkārtīgā precizitāte?

ELEKTROMAGNĒTISKĀ MIJIEDARBĪBA

STIPRĀ MIJIEDARBĪBA

GRAVITĀCIJA

VĀJĀ MIJIEDARBĪBA

Ūdens molekula

Atoma kodols

Zilganais milzis

Sarkanais punduris

Saule