Fizyka

Słońce, człowiek i atom

Genialny Blaise Pascal, matematyk i fizyk, myśliciel i świetny stylista, w swoich „Myślach“ (Pensées) każe czytelnikowi przede wszystkim zastanowić się nad stosunkiem człowieka do wszechświata. Człowiek, według Pascala, znajduje się jakby pośrodku pomiędzy dwoma nieskończonościami. W stosunku do odległości astronomicznych, człowiek jest czymś nieskończenie małym, w stosunku do świata mikroskopowego jest on czymś nieskończenie wielkim.

Zacytujemy piękny tekst oryginału:

Bowiem wreszcie, czym jest człowiek w naturze? Nicością względem nieskończoności, wszystkim — względem nicości, czymś pośrednim pomiędzy nicością a całością wszechświata. Człowiek jest nieskończenie odległy od dwu krańców i jego istota jest nie mniej odległa od nicości, z której powstał, jak od nieskończoności, w której jest pogrążony.

Piękno wysłowienia tych głębokich myśli nie może nas powstrzymać od krytyki, którą narzuca dzisiejszy rozwój nauki.

Gdybyśmy, jak Pascal, zakładali istnienie nieskończenie małych elementów materii, to jest elementów, które można nieograniczenie zmniejszać, stosunek człowieka do nich nie wyrażałby się żadną określoną liczbą, byłby liczbowo nieoznaczony. Podobnie, gdybyśmy brali nieograniczenie rosnące odległości, stosunku ich do człowieka nie potrafilibyśmy wyrazić cyframi.

Czytając Pascala instynktownie czułem, że w jego wypowiedziach musi być coś prawdziwego, dającego ująć się w liczby. Po kilku próbach znalazłem rozwiązanie, które za czasów Pascala było niemożliwe, ze względu na brak dokładnych danych o ciałach niebieskich i atomach. Obliczenie wydaje mi się interesujące i proste; pozwalam sobie podać je na łamach tej strony.

Porównajmy Słońce, człowieka i atom wodoru. Słońce posiada masę 333 000 razy większą od masy Ziemi; masa Ziemi została wyznaczona na podstawie doświadczeń, dotyczących wzajemnego przyciągania się ciał. Prosty rachunek pozwala obliczyć, iż masa Słońca równa jest liczbie 19,9 pomnożonej przez jedność z trzydziestu dwu zerami na końcu; napiszemy to w skrócie 19,9 x 10 do pot. 32. Załóżmy, że rozpatrywany człowiek (stosunkowo szczupły) ma masę 58 kilogramów, to jest 58 000 gramów. Masa atomu wodoru = 1,69/10 do pot. 24 grama.

Z tych liczb wynika, że masa Słońca jest tyleż razy większa od masy człowieka – ile razy masa człowieka jest większa od masy atomu wodoru. Człowiek, pod względem masy, jest czymś pośrednim pomiędzy olbrzymim Słońcem a najlżejszym z atomów — atomem wodoru.

Czytelnik mógłby zarzucić, że wzięliśmy właśnie człowieka o masie 58 kilogramów, a nie lżejszego lub cięższego. Jeżeli będziemy rozpatrywali ludzi o innej masie, stosunek liczbowy do Słońca i do atomu wodoru ulegnie zmianie, jednak rząd wielkości stosunku (10 do pot. 28) pozostanie bez zmiany. Człowiek zajmuje więc w przyrodzie miejsce pośrednie pomiędzy wymienionymi ciałami.

Zastanówmy się jeszcze krótko nad poznaniem największych i najmniejszych ciał natury.

Ciała niebieskie poznajemy bardziej bezpośrednio niż atomy, bowiem możemy je wprost obserwować posługując się lunetami. Do świata atomów nie sięgają jeszcze żadne narzędzia optyczne; atomy na razie pozostają czymś dla człowieka niedostrzegalnym. Zdumiewające jest tedy, że znamy atomy lepiej niż ciała niebieskie, w każdym razie wiemy o nich znacznie więcej, niż o gwiazdach i mgławicach.

Możemy na przykład zupełnie dokładnie obliczyć liczbę atomów w określonej objętości gazu; ponieważ gaz możemy też zważyć, znana jest tym samym masa poszczególnych atomów. Zamiast podawać liczby, które z natury rzeczy muszą być dość niezwykłe, spróbujemy, posługując się odpowiednim obrazem, unaocznić stosunki, panujące w mikroświecie.

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *