De unde vin toate lucrurile astea?
Această piatră? Acea vacă? Inima ta?
Nu lucrurile în sine, ci materia din care sunt făcute:
atomii care stau la baza tuturor lucrurilor.
Ca să răspundem la această întrebare, analizăm legea conservării masei:
în cazul un sistem izolat,
definit de limite pe care materia și energia nu le pot trece,
masa, adică materia și energia din interiorul său,
nu poate fi nici creată, nici distrusă.
Universul, din câte ştim, e un sistem izolat.
Dar înainte, să luăm exemplu un sistem mai mic și mai simplu.
Avem 6 atomi de carbon, 12 de hidrogen și 18 de oxigen.
Cu puțină energie, încep să se mişte.
Atomii pot crea legături între ei, rezultând molecule.
Iată apa și iată dioxidul de carbon.
Nu putem crea sau distruge masa.
Trebuie să ne descurcăm cu ce avem. Ce putem face?
Aha! Au personalitate proprie.
Au format mai mulți atomi de dioxid de carbon și de apă, 6 de fiecare.
Adăugând puțină energie îi reorganizăm într-o moleculă de zahăr și ceva oxigen.
Toți atomii sunt implicați: 6 de carbon, 12 de hidrogen și 18 de oxigen.
Energia aplicată e acum stocată în legăturile interatomice.
Putem reelibera energia, descompunând zahărul în apă și dioxid de carbon
și obţinem aceiași atomi.
Să dăm deoparte câțiva atomi și să încercăm ceva mai exploziv.
Acesta e metanul, frecvent asociat cu flatulența la vaci,
dar folosit și drept combustibil pentru rachete.
Dacă adăugăm oxigen și puțină energie,
ca cea a unui chibrit aprins,
arde, obținându-se dioxid de carbon, apă și mai multă energie.
Metanul a avut la început 4 atomi de hidrogen,
iar la sfârșit avem tot 4, încorporați în 2 molecule de apă.
Pentru un final grandios, să ne uităm la propan, un alt gaz explozibil.
Adăugăm oxigen, îl aprindem și explodează,
și obținem mai multă apă și dioxid de carbon.
De data aceasta obținem trei CO2
pentru că molecula de propan avea inițial trei atomi de carbon
care nu au unde să se ducă.
Sunt multe reacții pe care să le ilustrăm cu acest set mic de atomi
și legea conservării masei se aplică mereu.
Materia și energia care intră într-o reacție chimică
se regăsesc la sfârșitul acesteia.
Dacă masa nu poate fi creată sau distrusă, de unde vin acești atomi?
Să dăm timpul înapoi și să vedem.
Înapoi, mai înapoi și mai înapoi... prea mult!
Gata, până aici!
Big Bang-ul.
Hidrogenul s-a format într-o „supă primordială” de particule
în primele 3 minute de după naşterea universului.
În timp, grupuri de atomi s-au adunat formând stele.
Elementele ușoare eliberate prin reacții nucleare în aceste stele,
ca hidrogenul și heliul,
au format elemente mai grele, precum carbonul și oxigenul.
La prima vedere, aceste reacții par să încalce legea
pentru că eliberează o cantitate uimitoare de energie aparent de nicăieri.
Cu toate acestea, datorită celebrei ecuații a lui Einstein
știm că energia e echivalentă cu masa.
Masa totală a atomilor inițiali e puțin mai mare
decât masa tuturor produselor rezultate,
iar diferența de masă corespunde energiei
radiată de stea sub formă de lumină, căldură și particule energetice.
În cele din urmă, această stea a devenit o supernovă
și și-a risipit elementele în spațiu.
Acestea s-au întâlnit și au fuzionat cu alți atomi de supernove,
au format Pământul
și 4.6 miliarde ani mai târziu s-au adunat și și-au jucat rolul
în micul nostru sistem izolat.
Dar nu-s nici pe departe la fel de interesanți ca atomii
care te formează pe tine, acea vacă, sau această piatră.
De aceea – cum spunea renumitul Carl Sagan – toți suntem praf de stele.