Возникли ли химические элементы случайно?
«КАЖДЫЙ объект во Вселенной, даже самая отдаленная звезда, состоит из атомов»,— говорится в «Энциклопедии звезд и атомов» («The Encyclopedia of Stars & Atoms»). Сами по себе атомы слишком малы, чтобы мы могли их видеть, но, группируясь вместе, они образуют знакомые нам химические элементы. Некоторые из этих элементов — твердые вещества, видимые для нас; другие — невидимые газы. Можно ли объяснить существование всех этих химических элементов случайностью?
Химические элементы с 1-го по 92-й
Хотя атом водорода является простейшим из атомов, он служит топливом для таких звезд, как наше Солнце, и необходим для существования жизни. Атом водорода состоит из одного протона, входящего в его ядро, и одного электрона, вращающегося вокруг ядра. Другие химические элементы, такие, как углерод, кислород, золото и ртуть, слагаются из атомов, в которых вокруг ядра, состоящего из многочисленных протонов и нейтронов, вращается много электронов.
Около 450 лет назад были известны лишь 12 химических элементов. По мере открытия новых элементов ученые заметили, что они подчиняются естественной классификации. А когда элементы распределили в таблице по рядам и колонкам, то обнаружили, что у элементов, расположенных в одной колонке, похожие свойства,— однако в таблице были пробелы, представлявшие неизвестные элементы. Исходя из этого русский ученый Дмитрий Менделеев предсказал существование элемента с порядковым номером 32, германия, а также его цвет, вес, плотность и температуру плавления. «Блестяще оправдались предсказания Менделеева — открыты три новых элемента: галлий, скандий, германий»,— говорится в книге И. В. Петрянова и Д. Н. Трифонова «Великий закон».
Со временем ученые предсказали существование других неизвестных элементов и некоторые из их характеристик. В итоге были открыты все недостающие элементы. В таблице больше нет пробелов. Естественная классификация элементов основана на количестве протонов в ядре их атомов начиная с 1-го элемента — водорода, и заканчивая последним, 92-м, элементом — ураном, обычно встречающимся в природе. Разве это просто случайность?
Обратите также внимание на разнообразие химических элементов. Золото и ртуть — это элементы, отличающиеся блестящим цветом. Один из них твердый, а другой жидкий. Но в таблице они стоят один за другим под номерами 79 и 80. У атома золота 79 электронов, 79 протонов и 118 нейтронов. У атома ртути всего лишь на один электрон и протон больше и приблизительно такое же, как у атома золота, число нейтронов.
Разве случайно, что небольшое изменение в строении атомных частиц дает такое разнообразие элементов? А что можно сказать о силах, удерживающих атомные частицы вместе? «От малейшей частицы до огромной галактики — все во Вселенной подчиняется правилам, описанным в законах физики»,— говорится в «Энциклопедии звезд и атомов». Представьте себе, что произошло бы, если бы одно из этих правил изменилось. Например, что если бы произошли какие-нибудь изменения в силе, удерживающей электроны вокруг ядра атома?
Точно отрегулированные физические взаимодействия
Рассмотрим, к каким последствиям привело бы ослабление электромагнитного взаимодействия. «Электроны больше не удерживались бы в атомах»,— замечает д-р Дэйвид Блок в своей книге «Star Watch». К чему бы это привело? «Во Вселенной не могли бы происходить химические реакции!» — добавляет он. Можно лишь порадоваться за то, что существуют устойчивые законы, делающие возможными химические реакции! Например, два атома водорода соединяются с атомом кислорода, образуя молекулу столь драгоценной для нас воды.
Электромагнитное взаимодействие приблизительно в 100 раз слабее сильного взаимодействия, удерживающего вместе ядра атомов. Что произошло бы, если бы изменилась сила этого взаимодействия? «Если относительная интенсивность ядерного и электромагнитного взаимодействий была бы даже немного другой, то атомы углерода не могли бы существовать»,— объясняют ученые Джон Барроу и Фрэнк Типлер. Без углерода не было бы жизни. Атомы углерода составляют 20 процентов массы всех живых организмов.
Также большое значение имеет соотношение интенсивности электромагнитного и гравитационного взаимодействий. «Самое незначительное изменение относительной интенсивности гравитационного и электромагнитного взаимодействий,— говорится в журнале «Нью сайентист»,— превратило бы звезды, подобные нашему Солнцу, в голубые гиганты и красные карлики».
Еще одно взаимодействие, называемое слабым, управляет скоростью ядерных реакций на Солнце. «Оно слабо ровно настолько, насколько необходимо, чтобы водород в Солнце горел с маленькой и постоянной скоростью»,— объясняет физик Фриман Дайсон. Можно было бы привести еще много примеров, показывающих, насколько наша жизнь зависит от сбалансированных законов и условий во Вселенной. Ученый Пол Дейвис сравнил эти законы и условия во Вселенной с рычагами и сказал: «Кажется, что разные рычаги должны быть отрегулированы с невероятной точностью, чтобы во Вселенной могла существовать жизнь».
Уже задолго до открытия Исааком Ньютоном закона притяжения Библия говорила о подобных неизменных правилах и законах. «Знаешь ли ты законы неба, и ты ли уставил господство его над землею?» (Иов 38:33, ПАМ). Такой вопрос был задан человеку по имени Иов. Другие, заставляющие вспомнить о смирении вопросы звучали так: «Где был ты, когда Я полагал основания земли?» и «Кто положил меру ей, если знаешь?» (Иов 38:4, 5, ПАМ).
[Рамка, страница 6]
ВАЖНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Атомы водорода, кислорода и углерода составляют около 98 процентов атомов нашего организма. Затем следует азот, который составляет 1,4 процента. Атомы других элементов присутствуют в очень малом количестве, но и они важны для жизни.
[Таблица/Схема, страницы 6, 7]
(Полное оформление текста смотрите в публикации)
На момент опубликования таблицы ученым удалось получить элементы с 93 по 118 включительно. Как и ожидалось, эти элементы соответствуют периодической системе.
[Сведения об источнике]
Источник: Национальная лаборатория в Лос-Аламосе.
Название элемента Химический знак Атомный номер (число протонов)
водород H 1
гелий He 2
литий Li 3
бериллий Be 4
бор B 5
углерод C 6
азот N 7
кислород O 8
фтор F 9
неон Ne 10
натрий Na 11
магний Mg 12
алюминий Al 13
кремний Si 14
фосфор P 15
сера S 16
хлор Cl 17
аргон Ar 18
калий K 19
кальций Ca 20
скандий Sc 21
титан Ti 22
ванадий V 23
хром Cr 24
марганец Mn 25
железо Fe 26
кобальт Co 27
никель Ni 28
медь Cu 29
цинк Zn 30
галлий Ga 31
германий Ge 32
мышьяк As 33
селен Se 34
бром Br 35
криптон Kr 36
рубидий Rb 37
стронций Sr 38
иттрий Y 39
цирконий Zr 40
ниобий Nb 41
молибден Mo 42
технеций Tc 43
рутений Ru 44
родий Rh 45
палладий Pd 46
серебро Ag 47
кадмий Cd 48
индий In 49
олово Sn 50
сурьма Sb 51
теллур Te 52
иод I 53
ксенон Xe 54
цезий Cs 55
барий Ba 56
лантан La 57
церий Ce 58
празеодим Pr 59
неодим Nd 60
прометий Pm 61
самарий Sm 62
европий Eu 63
гадолиний Gd 64
тербий Tb 65
диспрозий Dy 66
гольмий Ho 67
эрбий Er 68
тулий Tm 69
иттербий Yb 70
лютеций Lu 71
гафний Hf 72
тантал Ta 73
вольфрам W 74
рений Re 75
осмий Os 76
иридий Ir 77
платина Pt 78
золото Au 79
ртуть Hg 80
таллий Tl 81
свинец Pb 82
висмут Bi 83
полоний Po 84
астат At 85
радон Rn 86
франций Fr 87
радий Ra 88
актиний Ac 89
торий Th 90
протактиний Pa 91
уран U 92
нептуний Np 93
плутоний Pu 94
америций Am 95
кюрий Cm 96
берклий Bk 97
калифорний Cf 98
эйнштейний Es 99
фермий Fm 100
менделевий Md 101
нобелий No 102
лоуренсий Lr 103
резерфордий Rf 104
дубний Db 105
сиборгий Sg 106
борий Bh 107
ганий Hs 108
мейтнерий Mt 109
110
111
112
114
116
118
[Схема]
(Полное оформление текста смотрите в публикации)
Что отражает порядок и согласованность химических элементов в периодической системе — случайность или продуманный замысел?
Атом гелия
Электрон
Протон
Нейтрон
[Схема/Иллюстрация, страница 7]
(Полное оформление текста смотрите в публикации)
Кто отрегулировал четыре фундаментальных взаимодействия?
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
Молекула воды
Ядро атома
Голубой гигант
Красный карлик
Солнце