Šta jedan starogrčki filozof
i Kveker iz 19. veka
imaju zajedničko sa naučnikom i dobitnikom Nobelove nagrade?
Iako ih deli više od 2400 godina u istoriji,
svaki od njih je doprineo odgovoru na večno pitanje:
od čega su napravljene stvari?
Bilo je to oko 440 g.p.n.e kada je Demokrit prvi put predložio
da je sve na svetu sačinjeno od malih čestica
okruženih praznim prostorom.
Čak je zagovarao da one variraju u veličini i obliku
u zavisnosti od supstance koju sačinjavaju.
Nazvao je ove čestice "atomos", po grčkoj reči za nevidljivo.
Njegovim idejama su se suprotstavljali popularniji filozofi njegovog vremena.
Aristotel se, na primer, nije uopšte složio,
govoreći da je materija stvorena od četiri elementa:
zemlje, vetra, vode i vatre,
a kasnije su ovu tezu pratili naučnici.
Atomi su ostali zaboravljeni do 1808. kada je učitelj Kveker
po imenu Džon Dalton pokušao da ispita Aristotelovu teoriju.
Dok je Demokritov atomizam bio skroz teoretski,
Dalton je pokazao da su se zajedničke supstance uvek sastojale
od istih elemenata u istim proporcijama.
Zaključio je da su razna jedinjenja
bila kombinacije atoma različitih elemenata,
svaki posebne veličine i mase
koja ne bi mogla biti stvorena, niti uništena.
Iako je dobio mnoga odlikovanja za svoj rad,
kao Kveker, Dalton je živeo skromno do kraja svog života.
Atomsku teoriju je sada prihvatila naučna zajednica,
ali sledeći značajni napredak
neće doći do skoro jednog veka kasnije
sa otkrićem elektrona 1897. fizičara Džej Džej Tomopsona.
Onim što bismo nazvali modelom atoma nalik na čokoladni biskvit,
on je pokazao atome kao ujednačeno spakovane sfere pozitivne materije
ispunjene negativno naelektrisanim elektronima.
Tompson je osvojio Nobelovu nagradu 1906. godine za svoje elektronsko otkriće,
ali njegov model atoma nije trajao dugo.
Razlog ovome je taj što je imao prilično pametne studente,
uključujući i Ernesta Raterforda,
koji će postati poznat kao otac nuklearne ere.
Dok je proučavao efekate ultraljubičastih zraka na gasove,
Raterford je odlučio da bliže istraži atome,
ispaljujući male, pozitivno naelektrisane alfa čestice u parče zlatne folije.
Pod Tompsonovim modelom,
tanko raspoređeno pozitivno naelektrisanje atoma
ne bi bilo dovoljno da se čestice odbiju na bilo koje mesto.
Efekat bi delovao poput gomile teniskih loptica
koje udaraju kroz tanki papirni ekran.
Ali dok je većina čestica prolazila,
neke su se odbijale nazad,
naznačujući da je folija bila više poput debele mreže sa velikim proredom.
Raterford je zaključio da su se atomi većinom sastojali od praznog prostora
sa samo nekoliko elektrona,
dok je većina mase skoncentrisana u centru,
kojeg je nazvao nukleusom.
Alfa čestice su prolazile kroz otvore
ali su se odbijale o gusto, pozitivno naelektrisano jezgro.
Ali atomska teorija još nije bila završena.
1913. godine, drugi Tompsonov učenik po imenu Nils Bor
proširio je Raterforodov nuklearni model.
Vodeći se prethodnim radom Maksa Planka i Alberta Ajnštajna,
predvideo je da eletroni kruže oko nukleusa
na fiksnim energijama i razdaljinama,
da mogu da skoče sa jednog nivoa na drugi, ali ne i da postoje u međuprostoru.
Borov planetrani model je došao u centar pažnje
ali uskoro je i on naišao na neke komplikacije.
Umesto da su prosto diskretne čestice, eksperimenti su pokazali
da su se elektroni u isto vreme ponašali kao talasi,
nisu ograničeni na određenu tačku u prostoru.
Tokom forumlisanja svog principa neodređenosti,
Verner Hajzenberg je pokazao da je nemoguće odrediti
i tačnu poziciju i brzinu elektrona
tokom pomeranja oko atoma.
Ideja da se elektronima lokacija ne može tačno utvrditi,
već postoje u opsegu mogućih lokacija,
dovela je do trenutnog kvantnog modela atoma,
fascinantne teorije sa čitavim novim skupom problema
čije implikacije tek treba da se istraže.
Iako se naše shvatanje atoma menja,
osnovno shvatanje atoma ostaje,
pa hajde da slavimo trijumf atomske teorije
vatrometima.
Dok se elektroni koji kruže oko atoma prebacuju između energetskih nivoa,
oni apsorbuju ili oslobađaju energiju u obliku specifičnih svetlosnih
talasnih dužina, što za posledicu ima predivne boje koje vidimo.
Možemo da zamislimo Demokrita kako posmatra odnekud
zadovoljan što se nakon više od dva milenijuma,
ispostavilo da je sve vreme bio u pravu.