Vznikli chemické prvky náhodou?

„KAŽDÝ objekt vo vesmíre, aj tú najvzdialenejšiu hviezdu, tvoria atómy,“ vysvetľuje The Encyclopedia of Stars & Atoms. Jednotlivé atómy sú príliš malé na to, aby sme ich mohli vidieť, ale keď sú viazané dohromady, tvoria známe chemické prvky. Niektoré z týchto prvkov sú pevné látky, ktoré možno vidieť; iné sú neviditeľné plyny. Možno existenciu všetkých týchto chemických prvkov vysvetliť pomocou náhody?

Prvky od 1 po 92

Hoci vodík je zo všetkých atómov najjednoduchší, je palivom pre hviezdy, akou je naše Slnko, a je nevyhnutný pre život. Atóm vodíka má jeden protón v jadre a jeden elektrón, ktorý obieha okolo jadra. Iné chemické prvky, ako je uhlík, kyslík, zlato a ortuť, sa skladajú z atómov s mnohými elektrónmi, ktoré obiehajú okolo jadra s mnohými protónmi a neutrónmi.

Asi pred 450 rokmi bolo známych iba 12 chemických prvkov. Keď boli objavované ďalšie, vedci si medzi nimi všimli prirodzený systém. A keď boli prvky umiestnené do tabuľky a usporiadané do riadkov a stĺpcov, vedci zistili, že prvky z toho istého stĺpca majú podobné vlastnosti. Ale v tabuľke boli aj prázdne miesta, ktoré predstavovali neznáme prvky. To viedlo ruského vedca Dmitrija Mendelejeva k tomu, že predpovedal existenciu prvku s protónovým číslom 32, germánia, a tiež jeho farbu, hmotnosť, hustotu a teplotu tavenia. „Ako veľmi presná sa ukázala aj [Mendelejevova] predpoveď ďalších chýbajúcich prvkov — gália a skandia,“ uvádza vedecká ročenka Chemistry z roku 1995.

Po čase vedci predpovedali existenciu ďalších neznámych prvkov a niektoré ich charakteristiky. Nakoniec boli objavené všetky chýbajúce prvky. V sústave už nie sú žiadne prázdne miesta. Prirodzený systém prvkov je založený na počte protónov v jadrách ich atómov, a to počnúc prvkom číslo 1, vodíkom, až po posledný prvok, ktorý sa obvykle prirodzene vyskytuje na zemi, a tým je urán, s číslom 92. Je to len zhoda okolností?

Uvažujme aj o bohatej rozmanitosti chemických prvkov. Zlato a ortuť sú prvky s výrazne žiarivou farbou. Jeden z týchto prvkov je pevný a druhý je tekutý. A predsa nasledujú za sebou ako prvky 79 a 80. Atóm zlata má 79 elektrónov, 79 protónov a 118 neutrónov. Atóm ortuti má len o jeden  elektrón a o jeden protón viac a má približne rovnaký počet neutrónov.

Je to len náhoda, že už aj malá zmena v usporiadaní atómových častíc vedie k takej bohatej rozmanitosti prvkov? A ako je to so silami, ktoré držia atómové častice pohromade? „Od najmenšej častice po najväčšiu galaxiu sa všetko vo vesmíre riadi pravidlami, ktoré sú opísané zákonmi fyziky,“ píše The Encyclopedia of Stars & Atoms. Predstavte si, čo by sa stalo, keby sa jedno z týchto pravidiel zmenilo. Napríklad čo keby sa zmenila sila, ktorá udržiava elektróny v pohybe okolo jadra atómu?

Presne nastavené fyzikálne sily

Zamyslime sa, k čomu by to viedlo, keby bola oslabená elektromagnetická sila. „Elektróny by už neboli viazané k atómom,“ hovorí Dr. David Block v knihe Star Watch. Čo by to znamenalo? „Mali by sme vesmír, kde by nemohli prebiehať žiadne chemické reakcie!“ dodáva. Akí môžeme byť vďační za pevne stanovené zákony, ktoré umožňujú chemické reakcie! Napríklad dva atómy vodíka sa zlučujú s jedným atómom kyslíka, a vytvárajú tak molekulu drahocennej vody.

Elektromagnetická sila je asi 100-krát slabšia ako silná interakcia, ktorá viaže jadrá atómov. Čo by sa stalo, keby sa tento pomer síl zmenil? „Keby bol vzájomný pomer síl medzi elektromagnetickou silou a interakciou trochu odlišný, potom by nemohli existovať atómy uhlíka,“ vysvetľujú vedci John Barrow a Frank Tipler. Bez uhlíka by nebol život. Atómy uhlíka predstavujú 20 percent hmotnosti všetkých živých organizmov.

Rozhodujúci je aj pomer elektromagnetickej sily a gravitačnej sily. „I tá najmenšia zmena v pomere síl gravitácie a elektromagnetizmu,“ vysvetľuje časopis New Scientist, „by také hviezdy, ako je Slnko, premenila na modré obry [príliš horúce pre život] alebo na červené trpaslíky [nedostatočne teplé na udržanie života].“

Ďalšia sila, slabá interakcia, riadi rýchlosť jadrových reakcií na Slnku. „Je práve taká slabá, aby sa vodík v Slnku spaľoval pomaly a plynule,“ hovorí fyzik Freeman Dyson. Dalo by sa uviesť mnoho ďalších príkladov toho, ako náš život závisí od jemne vyvážených zákonov a podmienok vo vesmíre. Vedec a profesor Paul Davies prirovnal tieto univerzálne zákony a podmienky k sade nastavovacích gombíkov a povedal: „Zdá sa, že na to, aby sa vo vesmíre mohlo životu dariť, musia byť rôzne gombíky nastavené s ohromujúcou presnosťou.“

Dávno predtým ako Sir Isaac Newton odhalil gravitačný zákon, sa Biblia zmieňovala o takých pevne stanovených pravidlách a zákonoch. Muž Jób dostal túto otázku: „Vyhlásil si pravidlá, ktorými sa riadia nebesia, alebo určil si zákony prírody na zemi?“ ​(Jób 38:33, The New English Bible). Ďalšie otázky podnecujúce k pokore zneli: „Kde si sa nachádzal, keď som ja zakladal zem?“ a: „Ak vieš, kto určil jej miery?“ — Jób 38:4, 5.

[Rámček na strane 6]

ŽIVOTNE DÔLEŽITÉ PRVKY

Chemické prvky vodík, kyslík a uhlík tvoria asi 98 percent atómov vo vašom tele. Ďalším prvkom v poradí je dusík, ktorý tvorí 1,4 percenta atómov. Ostatné prvky sa vyskytujú vo veľmi malom množstve, ale napriek tomu sú nevyhnutné pre život.

[Tabuľka/nákres na stranách 6, 7]

(Úplný, upravený text — pozri publikáciu)

 V čase vydania tohto časopisu vedci už vytvorili prvky s protónovým číslom 93 a väčším, až po prvok číslo 118 vrátane. Ako sa predpokladalo, tieto prvky zapadajú do vzoru periodickej sústavy.

[Prameň]

Zdroj: Los Alamos National Laboratory

Názov prvku Značka Protónové číslo

vodík H 1

hélium He 2

lítium Li 3

berýlium Be 4

bór B 5

uhlík C 6

dusík N 7

kyslík O 8

fluór F 9

neón Ne 10

sodík Na 11

horčík Mg 12

hliník Al 13

kremík Si 14

fosfor P 15

síra S 16

chlór Cl 17

argón Ar 18

draslík K 19

vápnik Ca 20

skandium Sc 21

titán Ti 22

vanád V 23

chróm Cr 24

mangán Mn 25

železo Fe 26

kobalt Co 27

nikel Ni 28

meď Cu 29

zinok Zn 30

gálium Ga 31

germánium Ge 32

arzén As 33

selén Se 34

bróm Br 35

kryptón Kr 36

rubídium Rb 37

stroncium Sr 38

ytrium Y 39

zirkónium Zr 40

niób Nb 41

molybdén Mo 42

technécium Tc 43

ruténium Ru 44

ródium Rh 45

paládium Pd 46

striebro Ag 47

kadmium Cd 48

indium In 49

cín Sn 50

antimón Sb 51

telúr Te 52

jód I 53

xenón Xe 54

cézium Cs 55

bárium Ba 56

lantán La 57

cér Ce 58

prazeodým Pr 59

neodým Nd 60

prométium Pm 61

samárium Sm 62

európium Eu 63

gadolínium Gd 64

terbium Tb 65

dysprózium Dy 66

holmium Ho 67

erbium Er 68

túlium Tm 69

yterbium Yb 70

lutécium Lu 71

hafnium Hf 72

tantal Ta 73

volfrám W 74

rénium Re 75

osmium Os 76

irídium Ir 77

platina Pt 78

zlato Au 79

ortuť Hg 80

tálium Tl 81

olovo Pb 82

bizmut Bi 83

polónium Po 84

astát At 85

radón 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

curium Cm 96

berkélium Bk 97

kalifornium 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

[Nákres]

(Úplný, upravený text — pozri publikáciu)

Odzrkadľuje usporiadanie a súlad prvkov v periodickej sústave iba náhodu, alebo inteligentný zámer?

Atóm hélia

Elektrón

Protón

Neutrón

[Nákres/obrázok na strane 7]

(Úplný, upravený text — pozri publikáciu)

Čomu vďačíme za presné nastavenie týchto štyroch fyzikálnych síl?

ELEKTROMAGNETIZMUS

SILNÁ INTERAKCIA

GRAVITÁCIA

SLABÁ INTERAKCIA

Molekula vody

Atómové jadro

Modrý obor

Červený trpaslík

Slnko