Véletlenül jöttek létre az elemek?

„MINDEN a világegyetemben, még a legtávolabbi csillag is, atomokból áll” — magyarázza a The Encyclopedia of Stars & Atoms. Az egyes atomok túl kicsik ahhoz, hogy láthassuk őket, de egyesülve az ismert kémiai elemeket alkotják. Az elemek némelyike szilárd és látható, míg más elemek láthatatlan gázok. Magyarázható-e a véletlennel ezeknek a kémiai elemeknek a léte?

Az elsőtől a kilencvenkettedik elemig

Noha a hidrogénatom a legegyszerűbb atom, olyan csillagokat fűt, mint a Napunk, és nélkülözhetetlen az élethez. A hidrogénatomnak egy proton van a magjában, és e körül a mag körül egy elektron kering. Más kémiai elemek, például a szén, oxigén, arany, higany, olyan atomokból állnak, melyekben számos elektron kering a sok protonból és neutronból álló mag körül.

Úgy 450 évvel ezelőtt csupán 12 kémiai elem volt ismert. Ahogy egyre több elemet fedeztek föl, a tudósok felfigyeltek az elemek sorának természetes rendjére. Amikor az elemeket sorokban és oszlopokban táblázatba helyezték, a tudósok rájöttek, hogy az azonos oszlopban lévő elemeknek hasonlók a sajátosságaik. De a táblázatban voltak üres helyek is az ismeretlen elemek helyét érzékeltetve. Ez vezetett oda, hogy Dmitrij Mengyelejev orosz tudós meg tudta jövendölni a 32-es rendszámú elem, a germánium létét, színét, tömegét, sűrűségét és olvadáspontját. Mengyelejev „jövendölése egyéb hiányzó elemekről, például a galliumról és a szkandiumról, szintén nagyon pontosnak bizonyult” — jegyzi meg a Chemistry című 1995-ös tudományos kézikönyv.

Időközben a tudósok megjósolták, hogy léteznek még további ismeretlen elemek is, és előre megmondták azok sajátosságait. Végül feltárták az összes hiányzó elemet. Most már nincs hézag a táblázatban. Az elemek természetes rendje az atommagjukban lévő protonok számán alapul. A rendszer az 1-es számú elemmel, a hidrogénnel kezdődik, és a Földön általában természetes formában megtalálható utolsó elemig, a 92-es rendszámú uránig tart. Mindez csupán véletlen egybeesés?

Gondolj a kémiai elemek gazdag változatosságára is. Az arany és a higany olyan elemek, melyeknek jellegzetesen fénylő a színük. Az egyik szilárd, a másik folyékony halmazállapotú. Mégis egymást követik a periódusos rendszerben, 79-es és 80-as rendszámmal. Az arany egy atomjának 79 elektronja, 79 protonja és 118 neutronja van. A higany egy atomjának csak eggyel több az elektronja és a protonja, és nagyjából ugyanannyi a neutronja.

Vajon csak véletlen, hogy az elemek ilyen gazdag változatosságához vezet egy parányi változás az atomi részecskék elrendezésében? És mi a helyzet azokkal az erőkkel, melyek egyben tartják az atomi részecskéket? „A legkisebb részecskétől a legnagyobb galaxisig a világegyetemben minden a fizikai törvényekben körvonalazott szabályoknak engedelmeskedik” — magyarázza a The Encyclopedia of Stars & Atoms. Képzeld el, mi történne, ha az egyik szabály megváltozna. Például mi történne, ha megváltozna az az erő, mely az elektronokat az atommag körül keringésben tartja?

Finoman beállított fizikai erők

Vedd fontolóra, milyen következményei lennének annak, ha az elektromágneses erő meggyöngülne. „Az elektronok nem lennének többé az atomokhoz kötve” — jegyzi meg dr. David Block a Star Watch című könyvében. És ez mit jelentene? „Olyan világegyetemünk lenne, ahol semmilyen kémiai reakció nem mehetne végbe” — teszi hozzá. Mennyire hálásak lehetünk a meghatározott törvényekért, melyek lehetővé teszik a kémiai reakciókat! Például az igen becses víz molekulái úgy jönnek létre, hogy két hidrogénatom összekapcsolódik egy oxigénatommal.

Az elektromágneses erő körülbelül százszor gyengébb az erős magerőnél, mely egyben tartja az atommagot. Mi történne, ha ez az arány megváltozna? „Ha a magerő és az elektromágneses erő viszonylagos erőssége egy kicsit is eltérne, akkor nem léteznének a szénatomok” — magyarázzák John Barrow és Frank Tipler tudósok. Szén nélkül pedig nem lenne élet. A szénatomok alkotják az összes élő organizmus súlyának a 20 százalékát.

Az elektromágneses és a gravitációs erő egymáshoz viszonyított erőssége is nagyon fontos. „A gravitációs és az elektromágneses erő egymáshoz viszonyított erejében tett legapróbb módosítás a Napunkhoz hasonló csillagokat kék óriásokká [melyek túl forrók ahhoz, hogy élet legyen rajtuk] vagy vörös törpékké [melyek nem elég melegek ahhoz, hogy fenntartsák az életet] változtatná” — fejti ki a New Scientist című folyóirat.

Egy másik erő, a gyenge magerő szabályozza a Nap magreakcióinak a sebességét. „Pontosan annyira gyenge, hogy a Napban levő hidrogén lassú, folyamatos ütemben éghessen” — magyarázza Freeman Dyson fizikus. Sok további példát lehetne felsorolni arra, hogy az életünk mennyire a világegyetem érzékeny egyensúlyban lévő törvényeitől és állapotaitól függ. Paul Davies professzor, tudományos író a világegyetem törvényeit és állapotait sok-sok gombhoz hasonlította. Kijelentette: „Úgy tűnik, e gombok működésének végtelen pontossággal kell összehangolódnia, ha egy életet kivirágoztató világegyetemet akarunk.”

Jóval azelőtt, hogy Sir Isaac Newton felfedezte a gravitáció törvényét, a Biblia már utalt ilyen meghatározott szabályokra vagy törvényekre. Jóbnak ezeken a kérdéseken kellett elgondolkodnia: „Te jelentetted-e ki azokat a törvényeket, amelyek az egeket irányítják, vagy te határoztad-e meg a természet törvényeit a földön?” (Jób 38:33, The New English Bible). További kérdéseket is hallott, melyek alázatosságra késztették: „Hol voltál, mikor a földnek alapot vetettem?” és „Ki határozta meg mértékeit, ugyan tudod-é?” (Jób 38:4, 5).

[Kiemelt rész a 6. oldalon]

LÉTFONTOSSÁGÚ ELEMEK

A hidrogén, az oxigén és a szén olyan kémiai elemek, melyek a testünk atomjainak mintegy 98 százalékát alkotják. Ezután következik a nitrogén, melyből testünknek további 1,4 százaléka áll. Más elemek egészen kis mennyiségben fordulnak elő, mégis létfontosságúak az élethez.

[Táblázat/ábra a 6–7. oldalon]

(A teljes beszerkesztett szöveget lásd a kiadványban.)

Ennek a folyóiratnak a kiadásakor a tudósok létrehoztak elemeket a 93-as rendszámú elemmel kezdődően a 118-as rendszámú elemig bezárólag. Ezek az elemek várhatóan még bele fognak illeni a periódusos rendszer elrendezésébe.

[Forrásjelzés]

Forrás: Los Alamos National Laboratory

az elem neve vegyjel rendszám (protonok száma)

hidrogén H 1

hélium He 2

lítium Li 3

berillium Be 4

bór B 5

szén C 6

nitrogén N 7

oxigén O 8

fluor F 9

neon Ne 10

nátrium Na 11

magnézium Mg 12

alumínium Al 13

szilícium Si 14

foszfor P 15

kén S  16

klór Cl 17

argon Ar 18

kálium K 19

kalcium Ca 20

szkandium Sc 21

titán Ti 22

vanádium V 23

króm Cr 24

mangán Mn 25

vas Fe 26

kobalt Co 27

nikkel Ni 28

réz Cu 29

cink Zn 30

gallium Ga 31

germánium Ge 32

arzén As 33

szelén Se 34

bróm Br 35

kripton Kr 36

rubídium Rb 37

stroncium Sr 38

ittrium Y 39

cirkónium Zr 40

nióbium Nb 41

molibdén Mo 42

technécium Tc 43

ruténium Ru 44

ródium Rh 45

palládium Pd 46

ezüst Ag 47

kadmium Cd 48

indium In 49

ón Sn 50

antimon Sb 51

tellúr Te 52

jód I 53

xenon Xe 54

cézium Cs 55

bárium Ba 56

lantán La 57

cérium Ce 58

prazeodímium Pr 59

neodímium Nd 60

prométium Pm 61

szamárium Sm 62

európium Eu 63

gadolínium Gd 64

terbium Tb 65

diszprózium Dy 66

holmium Ho 67

erbium Er 68

túlium Tm 69

itterbium Yb 70

lutécium Lu 71

hafnium Hf 72

tantál Ta 73

volfrám W 74

rénium Re 75

ozmium Os 76

irídium Ir 77

platina Pt 78

arany Au 79

higany Hg 80

tallium Tl 81

ólom Pb 82

bizmut Bi 83

polónium Po 84

asztácium At 85

radon Rn 86

francium Fr 87

rádium Ra 88

aktínium Ac 89

tórium Th 90

protaktínium Pa 91

urán U 92

neptúnium Np 93

plutónium Pu 94

amerícium Am 95

kűrium Cm 96

berkélium Bk 97

kalifornium Cf 98

einsteinium Es 99

fermium Fm 100

mendelévium Md 101

nobélium No 102

laurencium Lr 103

rutherfordium Rf 104

dubnium Db 105

seaborgium Sg 106

bohrium Bh 107

hahnium Hs 108

meitnerium Mt 109

110

111

112

114

116

118

[Ábra]

(A teljes beszerkesztett szöveget lásd a kiadványban.)

Az elemek periódusos rendszerében látható rend és összhang vajon a puszta véletlen műve, vagy intelligens tervezést tükröz?

héliumatom

elektron

proton

neutron

[Ábra/kép a 7. oldalon]

(A teljes beszerkesztett szöveget lásd a kiadványban.)

Mivel magyarázható a négy fizikai erő ilyen kifinomult beállítása?

ELEKTROMÁGNESESSÉG

ERŐS MAGERŐ

GRAVITÁCIÓ

GYENGE MAGERŐ

vízmolekula

atommag

kék óriás

vörös törpe

Nap