هل اتت العناصر الكيميائية بالصدفة؟
توضح دائرة معارف النجوم والذرَّات (بالانكليزية): «كل شيء في الكون، حتى ابعد نجم، مصنوع من ذرَّات». ان الذرَّات الفردية هي اصغر من ان ترى، لكنها اذ تجتمع معا تشكل العناصر الكيميائية المألوفة. بعض هذه العناصر اجسام صلبة يمكننا رؤيتها؛ وبعضها الآخر غازات غير منظورة. فهل وجود كل هذه العناصر الكيميائية هو صدفة محض؟
العناصر الكيميائية من ١ الى ٩٢
رغم ان ذرَّة الهيدروجين هي الابسط بين الذرَّات، فهي تزوِّد النجوم مثل شمسنا بالطاقة وهي مهمة جدا للحياة. تحتوي ذرَّة الهيدروجين على پروتون واحد في نواتها وإلكترون واحد يدور حول النواة. اما العناصر الكيميائية الاخرى مثل الكربون، الاكسجين، الذهب، والزئبق فهي مصنوعة من ذرَّات تحتوي على عدة إلكترونات تدور حول نواة فيها عدة پروتونات ونيوترونات.
منذ حوالي ٤٥٠ سنة، لم يكن يُعرف سوى ١٢ عنصرا كيميائيا. وباكتشاف المزيد، لاحظ العلماء انها تتبع ترتيبا طبيعيا. وعندما وُضعت العناصر في جدول ضمن صفوف وأعمدة، اكتشف العلماء ان العناصر الموجودة في العمود نفسه لديها الميِّزات نفسها. لكن كانت هنالك ايضا ثغرات في الجدول، تمثِّل عناصر مجهولة. وقد دفع ذلك العالِم الروسي دمتري منْدلييف الى ان يتنبأ بوجود عنصر كيميائي عدده الذرّي ٣٢، الجرمانيوم، كما انه تنبأ بلونه، وزنه، كثافته، ونقطة انصهاره. يذكر كتاب العلوم الدراسي الكيمياء (بالانكليزية)، الذي صدر سنة ١٩٩٥، ان «تنبؤات [منْدلييف] بوجود عناصر اخرى مفقودة — الڠاليوم والسكانديوم — تبيَّن انها كانت ايضا دقيقة جدا».
مع الوقت، تنبأ العلماء بوجود عناصر كيميائية اخرى غير معروفة وببعض ميزاتها. وفي نهاية المطاف، اكتُشفت كل العناصر المفقودة. ولم يعد هنالك اية ثغرات في الجدول. ان الترتيب الطبيعي للعناصر الكيميائية يعتمد على عدد الپروتونات في نواة ذرَّاتها، بدءا من العنصر رقم ١، الهيدروجين، حتى آخر عنصر يوجد عموما بشكل طبيعي على الارض الرقم ٩٢، اليورانيوم. فهل ذلك مجرد صدفة؟
تأملوا ايضا في التنوع الكبير في العناصر الكيميائية. فالذهب والزئبق عنصران يتميزان باللون البراق. لكنَّ الاول صلب والثاني سائل. ورغم ذلك هما عنصران متتابعان رقماهما ٧٩ و ٨٠. فذرَّة الذهب تحتوي على ٧٩ إلكترونا، ٧٩ پروتونا، و ١١٨ نيوترونا. اما ذرَّة الزئبق فلديها مجرد إلكترون واحد وپروتون واحد اكثر من الذهب وعدد النيوترونات نفسه تقريبا.
فهل هي مجرد صدفة ان يؤدي تغيير بسيط في ترتيب الجُسيمات الذرِّية الى مثل هذا التنوع الكبير في العناصر؟ وماذا عن القوى التي تبقي الجُسيمات الذرِّية معا؟ توضح دائرة معارف النجوم والذرَّات: «من اصغر جُسيم حتى اكبر المجرات، كل شيء في الكون يتبع القواعد التي تضعها قوانين الفيزياء». فتخيلوا ما قد يحدث لو تغيرت احدى هذه القواعد. مثلا، ماذا لو عدِّلت القوة التي تبقي الإلكترونات في حركة مستمرة حول نواة الذرَّة؟
قوى فيزيائية مضبوطة بدقة بالغة
تأملوا في النتائج اذا ضعفت القوة الكهرمغنطيسية. يذكر الدكتور دايڤيد بلوك في كتابه مراقبة النجوم (بالانكليزية): «لن تعود الإلكترونات مرتبطة بالذرَّات». لكن ماذا يعني ذلك؟ يضيف: «سيكون لدينا كون تستحيل فيه التفاعلات الكيميائية». فكم نحن شاكرون على القوانين الثابتة التي تجعل التفاعلات الكيميائية ممكنة! مثلا، تتحد ذرَّتان من الهيدروجين مع ذرَّة من الاكسجين لتؤلف جُزَيئا من الماء الثمين.
والقوة الكهرمغنطيسية هي حوالي ١٠٠ مرة اضعف من القوة النووية القوية التي تجعل نواة الذرَّات متماسكة. فماذا يحدث اذا تغيرت هذه النسبة؟ يوضح العالِمان جون بارو وفرانك تِپْلر: «اذا تغيرت قليلا النسبة بين القوتين النووية والكهرمغنطيسية فلن توجد ذرَّات كربون. ومن دون كربون لا حياة. فالكربون يؤلِّف ٢٠ في المئة من وزن كل الكائنات الحية».
والامر الحاسم الآخر هو مدى القوة الكهرمغنطيسية بالمقارنة مع قوة الجاذبية. توضح مجلة العالِم الجديد (بالانكليزية): «ان ادق تغيير في النسبة بين قوة الجاذبية والقوة الكهرمغنطيسية يمكن ان يحوِّل النجوم، كالشمس مثلا، الى عمالقة زرق [بحيث يستحيل العيش بسبب الحر الشديد]، او اقزام حُمر [درجة حرارتها منخفضة جدا بحيث لا تدعم الحياة]».
وتضبط قوة اخرى، القوة النووية الضعيفة، سرعة التفاعلات النووية في الشمس. يوضح الفيزيائي فريمان دايْسن: «ضعفها يكفي ليحترق الهيدروجين في الشمس ببطء وبمعدل ثابت». ويمكن اعطاء امثلة كثيرة اخرى لإظهار كيف تعتمد حياتنا على القوانين والشروط المتوازنة بدقة الموجودة في الكون. وقد قارن الكاتب العلمي الپروفسور پول دايڤيز هذه القوانين والشروط الكونية بمجموعة ازرار تحكّم في آلة وقال: «يبدو كما لو ان الازرار العديدة يجب ان تكون مضبوطة بدقة بالغة ليكون الكون ملائما لاستمرار الحياة».
قبل ان اكتشف السير اسحاق نيوتن قانون الجاذبية بوقت طويل، اشار الكتاب المقدس الى مثل هذه القواعد والقوانين الثابتة. فقد طُرح السؤال التالي على رجل اسمه ايوب: «هل عرفتَ سنن [اي قوانين] السموات او جعلتَ تسلطها على الارض». (ايوب ٣٨:٣٣) كما طُرحت اسئلة اخرى تدعو المرء الى الاتضاع: «اين كنتَ عندما أسَّستُ الارض» و «مَن حدَّد مقاييسها، ان كنت حقا تعرف؟». — ايوب ٣٨:٤، ٥، الترجمة التفسيرية.
[الاطار في الصفحة ٧]
عناصر كيميائية مهمة جدا
ان العناصر الكيميائية الهيدروجين، الاكسجين، والكربون تؤلف حوالي ٩٨ في المئة من الذرَّات في جسمكم. ثم يليها النتروجين، الذي يؤلف ٤,١ في المئة. وهنالك عناصر اخرى موجودة بكميات قليلة جدا ولكنها مهمة جدا للحياة.
[الجدول/الرسم في الصفحتين ٦ و ٧]
(اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)
حتى تاريخ صدور هذه المطبوعة، انتج العلماء العناصر ٩٣ الى ١١٨. وكما كان متوقعا، تلائم هذه العناصر ايضا نموذج الجدول الدوري.
[المصدر]
المصدر: مختبر لوس ألاموس الوطني
اسم العنصر الرمز العدد الذرّي (عدد الپروتونات)
hydrogen H 1
helium He 2
lithium Li 3
beryllium Be 4
boron B 5
carbon C 6
nitrogen N 7
oxygen O 8
fluorine F 9
neon Ne 10
sodium Na 11
magnesium Mg 12
aluminum Al 13
silicon Si 14
phosphorus P 15
sulfur S 16
chlorine Cl 17
argon Ar 18
potassium K 19
calcium Ca 20
scandium Sc 21
titanium Ti 22
vanadium V 23
chromium Cr 24
manganese Mn 25
iron Fe 26
cobalt Co 27
nickel Ni 28
copper Cu 29
zinc Zn 30
gallium Ga 31
germanium Ge 32
arsenic As 33
selenium Se 34
bromine Br 35
krypton Kr 36
rubidium Rb 37
strontium Sr 38
yttrium Y 39
zirconium Zr 40
niobium Nb 41
molybdenum Mo 42
technetium Tc 43
ruthenium Ru 44
rhodium Rh 45
palladium Pd 46
silver Ag 47
cadmium Cd 48
indium In 49
tin Sn 50
antimony Sb 51
tellurium Te 52
iodine I 53
xenon Xe 54
cesium Cs 55
barium Ba 56
lanthanum La 57
cerium Ce 58
praseodymium Pr 59
neodymium Nd 60
promethium Pm 61
samarium Sm 62
europium Eu 63
gadolinium Gd 64
terbium Tb 65
dysprosium Dy 66
holmium Ho 67
erbium Er 68
thulium Tm 69
ytterbium Yb 70
lutetium Lu 71
hafnium Hf 72
tantalum Ta 73
tungsten W 74
rhenium Re 75
osmium Os 76
iridium Ir 77
platinum Pt 78
gold Au 79
mercury Hg 80
thallium Tl 81
lead Pb 82
bismuth Bi 83
polonium Po 84
astatine At 85
radon Rn 86
francium Fr 87
radium Ra 88
actinium Ac 89
thorium Th 90
protactinium Pa 91
uranium U 92
neptunium Np 93
plutonium Pu 94
americium Am 95
curium Cm 96
berkelium Bk 97
californium Cf 98
einsteinium Es 99
fermium Fm 100
mendelevium Md 101
nobelium No 102
lawrencium Lr 103
rutherfordium Rf 104
dubnium Db 105
seaborgium Sg 106
bohrium Bh 107
hassium Hs 108
meitnerium Mt 109
110
111
112
114
116
118
[الرسم]
(اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)
هل ترتيب وتناسق العناصر في الجدول الدوري مجرد صدفة ام انه يعكس تصميما ذكيا؟
ذرّة الهليوم
إلكترون
پروتون
نيوترون
[الرسم/الصورة في الصفحة ٧]
(اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)
كيف ضُبطت القوى الفيزيائية الاربع بدقة متناهية؟
القوة الكهرمغنطيسية
القوة النووية القوية
قوة الجاذبية
القوة النووية الضعيفة
جُزَيء الماء
نواة الذرَّة
عملاق ازرق
قزم احمر
الشمس