Co nelze vidět prostým okem

NEPATRNÉ částečky prachu, které se vznášejí ve vzduchu, nejsou vidět. Potom však oknem zasvítí slunce, a to, co bylo neviditelné, lze najednou spatřit. Paprsek světla odhalí tyto částečky lidskému zraku.

Uvažujme dále o viditelném světle, které se prostému oku jeví jako bílé nebo bezbarvé. Co se však stane, když sluneční světlo pronikne kapkami vody v tom správném úhlu? Voda slouží jako hranol a my vidíme pestrou škálu nádherných barev.

Věci kolem nás ve skutečnosti odrážejí světlo různé vlnové délky a naše oko jej vnímá jako barvu. Zelená tráva například sama o sobě zelené světlo nevytváří, ale naopak pohlcuje viditelné světlo všech vlnových délek kromě zelené barvy. Světlo o této vlnové délce tráva odráží zpět do našeho oka. Našim očím se tudíž tráva jeví jako zelená.

Pomoc přístrojů

Mnoho věcí, jež byly prostému oku neviditelné, se v posledních letech stalo viditelnými prostřednictvím moderních vynálezů. Obyčejným mikroskopem se můžeme podívat na kapku vody, která je zdánlivě bez života, a zjistíme, že je v ní množství různých druhů hýbajících se tvorů. A vlas, který při běžném pohledu vypadá jako hladký a jednolitý, se jeví jako drsný a vroubkovaný. Velmi výkonné mikroskopy mohou zvětšit věci milionkrát, což je stejné, jako kdybychom poštovní známku zvětšili do velikosti nějaké malé země.

Pomocí ještě výkonnějších mikroskopů mají nyní vědci možnost získat obrysovou mapu, která zobrazí zkoumaný povrch v atomárním měřítku. Tak se mohou podívat na něco, co až donedávna bylo za hranicí lidského zraku.

Na druhé straně se můžeme podívat na hvězdy, jež jsou na noční obloze. Kolik jich je? Prostým okem jich vidíme maximálně několik tisíc. Ale když byl skoro před 400 lety vynalezen dalekohled, uviděli jich lidé mnohem víc. Ve dvacátých letech tohoto století obrovský dalekohled v observatoři na Mount Wilsonu odhalil, že existují i jiné galaxie než naše a že i v nich je nesčetné množství hvězd. Podle odhadu vědců, kteří dnes používají ke zkoumání vesmíru důmyslné, lidmi vyrobené prostředky, existují desítky miliard galaxií a mnohé z nich jsou tvořeny stamiliardami hvězd.

Dalekohledy odhalily úžasnou skutečnost, totiž že miliardy hvězd, které se jeví jako Mléčná dráha, protože jsou zdánlivě velmi blízko sebe, mají mezi sebou nepředstavitelně velké vzdálenosti. Podobně i výkonné mikroskopy umožnily prostému oku vidět, že předměty, které vypadají jako kompaktní, jsou vlastně tvořeny  atomy, jež jsou z velké části zase tvořeny prázdným prostorem.

Nepředstavitelně malý

Tu nejmenší částečku, jakou můžeme vidět obyčejným mikroskopem, tvoří více než deset miliard atomů. V roce 1897 se zjistilo, že atom má nepatrné obíhající částice, které dostaly název elektrony. Časem se zjistilo, že jádro atomu, kolem kterého elektrony obíhají, je tvořeno většími částicemi — neutrony a protony. Osmdesát osm různých druhů atomů neboli prvků, které se přirozeně vyskytují na zemi, má v zásadě stejnou velikost, ale různou hmotnost, protože počet těchto tří základních částic se postupně zvyšuje.

Elektrony — což je v případě vodíku jen jeden — oběhnou prostorem kolem atomového jádra každou miliontinu vteřiny mnohomiliardkrát. Tím dávají atomu tvar a atom se pak chová, jako by byl kompaktní. Hmotnost jednoho protonu či neutronu odpovídá hmotnosti skoro 1 840 elektronů. Jak proton, tak neutron jsou asi 100 000krát menší než celý atom.

Abyste získali určitý pojem o tom, jak je atom prázdný, zkuste si představit jádro atomu vodíku ve vztahu k elektronu, který kolem něho obíhá. Kdyby jádro, které se skládá z jednoho protonu, bylo velké jako tenisový míček, potom by elektron obíhal ve vzdálenosti 3 kilometrů!

Zpráva o oslavách stého výročí objevení elektronu k tomu uvedla: „Jen málo lidí se rozmýšlí, zda oslavovat něco, co nikdo neviděl, co nemá zjistitelnou velikost, a přesto to má měřitelnou hmotnost a elektrický náboj — a co se točí jako káča... O tom, že existují věci, které nikdy nemůžeme vidět, dnes nikdo nepochybuje.“

Ještě menší věci

Zařízení na štěpení atomu, která dokážou způsobit vzájemnou srážku dvou částic hmoty, nyní umožňují vědcům nahlédnout do jádra atomu. Díky tomu bylo popsáno mnoho částic s nezvyklými názvy — kupříkladu pozitrony, fotony, mezony, kvarky a gluony. Žádnou z nich nelze vidět ani těmi nejvýkonnějšími mikroskopy. Známky jejich existence však lze pozorovat pomocí takových zařízení, jako jsou mlžná komora, bublinková komora a scintilační počítače.

Vědci tedy nyní vidí to, co kdysi bylo neviditelné. Přitom si uvědomují význam toho, co pokládají za čtyři základní síly — gravitační a elektromagnetická interakce a dvě síly uvnitř atomu, které jsou označeny jako „slabá interakce“ a „silná interakce“. Někteří vědci se snaží přijít na něco, co je označováno jako „teorie všeho“, a doufají, že tato teorie jim poskytne vyčerpávající vysvětlení jak makroskopického, tak mikroskopického světa.

Co se můžeme naučit z toho, že vidíme věci, jež prostým okem vidět nejsou? A k jakým závěrům mnoho lidí došlo na základě toho, co bylo poznáno? Následující články nám na to dají odpověď.

[Obrázky na straně 3]

Vzhled atomů niklu (nahoře) a platiny

[Podpisek]

S laskavým svolením IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center