Od czego jest ważniejszy wodór, czyli małe też robi wrażenie. (Proporcje)

Pisałem ostatnio o rzeczach wielkich. O wielkich liczbach, o wielkich odległościach, które i tak są mikroskopijne w porównaniu z rozmiarami kosmosu czy z nieskończonością matematyczną, i o tym jak można spróbować je ogarnąć. Nie jest to łatwe, bo nie jesteśmy stworzeni do tego, by rozumieć takie pojęcia.

Potrzeba wielkiego wysiłku, i wcale nie jest powiedziane, że to się uda, by w pełni ogarnąć umysłem prostą trasę z domu do szkoły czy do pracy. Nie jesteśmy w stanie pamiętać każdego drobiazgu przy niedługiej przecież drodze, którą pokonujemy codziennie. Jej obraz w naszym umyśle jest jakby ściśnięty, reprezentacja tej drogi to kilka charakterystycznych punktów, które wydają nam się pełnym odwzorowaniem, choć tak naprawdę wcale nim nie są.

Gdy odległości zaczynają być liczone w tysiącach metrów, nasz umysł nie jest w stanie tym zarządzać inaczej niż upraszczając. Im więcej do zapamiętania tym bardziej umysł upraszcza, bo nie mamy w głowie narzędzi, by móc zapamiętać w sposób idealny wszystko. Zwyczajnie nie było w ewolucji człowieka potrzeby, więc takie umiejętności się nie wykształciły i nie upowszechniły.

Nie ma jednoznacznie określonej granicy Układu Słonecznego . Wiadomo, że jest to kula otaczająca Słońce, ale długość jej promienia nie jest jednoznacznie wyznaczona. Panuje jednak dość powszechna zgoda, że można uznać odległość 300 UA (300 razy odległość Ziemi od Słońca) za granicę Układu Słonecznego. Dalej byłaby jest już przestrzeń międzygwiezdna, w której oddziaływanie Słońca jest tak słabe, że można uznać je za nieistniejące.

300 razy odległość od Ziemi do Słońca to mniej więcej 45 miliardów kilometrów. Wysłana w kosmos 40 lat temu sonda Voyager, która skądinąd nadal działa i komunikuje się z Ziemią, a która leci z prędkością ok 50 tysięcy kilometrów na godzinę (z tą prędkością z Ziemi na Księżyc doleciałaby w mniej niż 8 godzin, a do Słońca w 4 miesiące), nie pokonała jeszcze nawet połowy odległości dzielącej nas od granicy Układu Słonecznego. Jest on wielki...

Atom wodoru jest maleńki. Atom wodoru ma mniej więcej 0,0000000053 cm. Wszyscy wiemy, że atomy są maleńkie, ale oczywiście podobnie jak w przypadku wielkich odległości czy w ogóle wielkich liczb, trudno jest sobie wyobrazić coś tak małego.

Udało się już atom zobaczyć. To "zobaczenie" to tak naprawdę pewna forma oszustwa, bo nie ma tu mowy o prostym procesie patrzenia przez szkło powiększające, ale można uznać, że potrafimy atom zobaczyć. Dzięki temu, czego uczyliśmy się w szkole, co słyszymy czasami w programach informacyjnych czy popularno-naukowych, mamy jakąś tam wizję tego, jak jest mały. Atom wodoru jest mały, najmniejszy ze wszystkich atomów (największym jest oganesson), i dlatego to od niego rozpoczyna się tablica układu okresowego pierwiastków Mendelejewa .

Mendelejewa, który był w ciągłym konflikcie ze swoją żoną usiłując jej wyjaśnić, że na pierwszym miejscu jest wodór, a nie ona i dzieci.

Wiemy też, że atom składa się z jeszcze mniejszych elementów, które określa się zazwyczaj mianem cząstek elementarnych. W jednym atomie wodoru jest jeden elektron i jeden proton. Proton składa się z trzech kwarków i to już jest koniec, mniejszych kawałków materii nie ma - przynajmniej tak wynika z aktualnego modelu świata, który uważany jest za najlepiej opisujący w tym momencie wszystko, co nas otacza.

Atom wodoru jest mały, ale przecież potrafimy go zmierzyć. Czyli potrafimy operować jednostkami, które są od niego mniejsze tak, że możemy te jednostki określić i zrobić z nich (wirtualną) linijkę.

Dla niektórych nieco bardziej dociekliwych w tym momencie może pojawić się pytanie: czy tak jak w przypadku spraw wielkich, gdzie w zasadzie nie ma nie ma granicy i zawsze można wyobrazić sobie (albo nazwać jakoś) coś większego, tak i nie ma granicy w kwestiach rzeczy małych? Odpowiedź na to pytanie istnieje. Nie jest ona satysfakcjonująca (jak większość odpowiedzi na pytania dotyczące spraw ostatecznych), ale ma tę zaletę, że JEST.

Tak jak w przypadku wielkości ogromnych, istnieje granica ludzkich możliwości poznania wynikająca z naszych ograniczeń, tak i w przypadku rzeczy małych taka granica istnieje. Jest nawet lepiej - możemy tę granicę bardzo dokładnie określić i wiemy gdzie się znajduje!

Najmniejsza osiągalna przez nasze możliwości wielkość, to tak zwana wielkość (czy długość) Plancka. Nie potrafimy w żaden sposób skutecznie opisać tego, co może się dziać w przestrzeni mniejszej, niż ten rozmiar, bo nie mamy odpowiednich narzędzi. Możemy oczywiście spekulować, ale niewiele z tego wynika, bo nie ma jak tego sprawdzić.

Zapewne wszyscy słyszeli o teorii Wielkiego Wybuchu, czyli Big Bangu . Teoria ta jest obecnie uznawana za najlepszy model Wszechświata, czyli taki, za pomocą którego udaje nam się najlepiej wyjaśnić to, co nas otacza. Wynika z niej, że kiedyś Wszechświat był maleńki, BARDZO maleńki. Potrafimy dość dobrze opisać co się działo w takim maleńkim Wszechświecie. Istnieje jednak granica tego, co potrafimy opisać - nie wiemy jak opisać to, co działo się z Wszechświatem gdy jego rozmiary były mniejsze od wspomnianej wielkości Plancka. Można ją więc uznać za obecną granicę naszego poznania w kwestii spraw małych. Gdyby coś było choć trochę mniejsze od wielkości Plancka, to jedyne, co moglibyśmy o tym powiedzieć, to że nie wiemy o tym nic. Nie mamy żadnego modelu, w którym by to się mogło znaleźć.

Wielkość Plancka, czyli coś najmniejszego, co potrafimy JAKOŚ opisać, to ok. 0,000000000000000000000000000000001 cm.

Jak się pojawia tyle zer, to wiadomo, że się nie da tego ogarnąć umysłem i pozostają tylko proporcje, by cokolwiek zrozumieć. Porównajmy więc tę wielkość z wielkością atomu wodoru, tego, co to był ważniejszy od żony i dzieci.

Wyobraźmy więc sobie, że możemy powiększyć atom wodoru do rozmiarów Układu Słonecznego, czyli do odległości, której nawet połowy nie pokonała jeszcze sonda Voyager, lecącą od ponad 40 lat z prędkością 50 tysięcy kilometrów na godzinę. Jądro tego atomu to Słońce, a jego promień to 45 miliardów kilometrów. Wyobraźmy sobie tak wielki atom wodoru. (Wiem, tak do końca to nie da się tego sobie wyobrazić, ale można spróbować, zabawa naprawdę jest fajna!). Wyobraźmy sobie, że równolegle z powiększającym się naszym atomem proporcjonalnie powiększa się wielkość Plancka...

Już? Wyobrażone? Jeśli tak, to widzimy, że wielkość Plancka jest nadal ok. 5 razy mniejsza od ... atomu wodoru.

A gdybyśmy powiększali dalej nasz atom, aż do rozmiarów całej naszej galaktyki, to wielkość Plancka osiągnęłaby ledwie grubość kartki papieru do drukarki (1/10 mm).

Robi wrażenie, co? Najmniejsza odległość, z którą coś potrafimy zrobić jest mała. Bardzo mała. A małe jak wiadomo jest piękne.