"Materija
Autorius Guido Tonelli
Politika, 220 puslapių, 25 doleriai
"2011 m. lapkričio 8 d. italų fizikui Guido Tonelli buvo ypatinga diena. Tai buvo ne tik jo 61-asis gimtadienis, bet ir jam buvo pavesta paskelbti apie įdomų atradimą, padarytą dideliame hadronų greitintuve netoli Ženevos. Tai, ką jis ir apie 3000 bendradarbių rado, buvo galimas naujos dalelės – Higso bozono – įrodymas. Jos egzistavimas bus patvirtintas kitais metais ir žiniasklaidoje bus įvertintas kaip „dievo dalelė“. Kaip tokia mažytė materijos dalis galėjo būti tokia svarbi? Juk, kaip savo knygos paantraštėje siūlo ponas Tonelli, materija yra „puiki iliuzija“.
P. Tonelli „Materiją“ apibrėžia asmeniniais prisiminimais ir etimologinėmis nuorodomis, kurios suteikia istorinį kontekstą ir žmogišką prisilietimą prie jo šiuolaikinės fizikos vadovo. Žodis „materija“, kaip mes sužinome, kilęs iš lotynų kalbos materia arba „mediena“, kuri savo ruožtu kilo iš mater, „motina“. Iškalbingi autoriaus apmąstymai apie šias pirmykštes asociacijas su nuorodomis į literatūros veikėjus veda į diskusiją apie graikų atomizmą.
Senovės graikų filosofas Demokritas įsivaizdavo, kad visa materija yra sudaryta iš mažyčių dalelių, puikiai kietų ir visiškai nedalomų. Krisdami per tuščią erdvę, šie atomai, Demokrito manymu, susipainios tarpusavyje, sudarydami visas substancijas. Aristotelis atmetė šią teoriją, pavyzdžiui, paklausdamas, kodėl turėtų būti neįmanoma perpjauti atomo per pusę arba kodėl vandens atomai nesudaro krūvos, kaip smėlio krūva.
P. Tonelli paaiškina, kaip mokslas galiausiai rado aukso vidurį tarp Demokrito ir Aristotelio.
Pagal šiuolaikinę fiziką atomai skirstomi į mažesnius vienetus, vadinamus kvarkais ir leptonais, ir jie laikomi pagrindinėmis materijos sudedamosiomis dalimis.
Užuot sulipę, kaip manė Demokritas, kvarkai ir leptonai vienas kitą traukia arba atstumia dėl kitų dalelių, bendrai vadinamų bozonais, skraidančių tarp jų.
„Materiją, – glaustai sako ponas Tonelli, – sudaro dalelės, kurios sąveikauja, keisdamosi kitomis dalelėmis."
Kai kvarkai pateikiami lentelėse pagal jų energijos kiekį ir elektros krūvį, jie sudaro trijų porų modelį.
Tas pats pasakytina ir apie leptonus.
Nežinoma, kodėl jie turi tokį tvarkingą išdėstymą, ar tai yra didesnės schemos, apimančios daleles, kurias dar reikia atrasti, dalis. Tiesą sakant, iš pono Tonelli pasakojimo, kurį iš italų kalbos išvertė Edwardas Williamsas, aišku, kad mūsų supratimas apie materiją dar toli gražu nėra baigtas.
Medžiagos, iš kurios yra sudarytos žvaigždės, planetos ir mes, elektrinės traukos kiekis yra mažesnis, nei kitos rūšies materijos – tamsiosios medžiagos – kiekis, kuris nereaguoja į elektromagnetinę spinduliuotę, tokią, kaip šviesa, todėl yra visiškai nematomas. Jos buvimą atskleidžia galaktikos gravitacinė trauka, tačiau jos prigimtis tebėra paslaptis.
Viskam bendra yra masė.
Einšteinas parodė, kad masė ir energija yra lygiavertės, o elementariųjų dalelių matavimo vienetas yra elektronų voltas.
Didysis hadronų greitintuvas pagreitina daleles iki kelių trilijonų elektronų voltų – tai skamba stulbinančiai, nors ponas Tonelli primena, kad tai prilygsta „erzinančio uodo energijai, kurią vieną vasaros vakarą pasirinko įkąsti mums į kaklą: vos juntama. “. LHC ypatingas tuo, kad jis gali sutelkti visą šią energiją į atskiras daleles, priversdamas jas suskaidyti į naujas. (Gamta siunčia daleles iš kosmoso kiekvieną dieną, kurios energija yra daug didesnė, nei bet kas, ką galima pagaminti mašinoje. Bėda ta, kad jos yra atsitiktinės ir nekontroliuojamos, nors ir daug pigesnės.)
Daugelyje žiniasklaidos pranešimų apie Higgso bozoną buvo trimituojama, kad radome pagrindą paaiškinti, kodėl materija turi masę, tačiau tai buvo netikslu ir klaidinanti detalė. Vietoj to, tai padėjo paaiškinti, kodėl daugelis elementariųjų dalelių turi tokią masę, kokia yra, nors svarbi išimtis yra leptonas, vadinamas neutrinu. Žvaigždės, tokios kaip mūsų saulė, išskiria milžiniškus kiekius neutrinų – daugelis trilijonų šiuo metu nekenksmingai praeis per jūsų kūną – ir dėl jų abejingumo įprastai medžiagai jie tampa tamsūs. Tačiau neutrinai sudaro tik nedidelę visos visatos masės dalį. Kodėl jie turi išvis kokią nors masę, yra galvosūkis.
Tačiau didžiausias klausimas yra tiesiog, kodėl materija egzistuoja. Iš kur viskas atsirado ir kaip atsirado jos energija? Aristotelis atsakė, kad nėra pradžios – materija turėjo egzistuoti visada, nes iš nieko negali ko nors padaryti. P. Tonelli prašo įsivaizduoti didelę plieninę talpą, iš kurios pašalinamas visas oras – vakuumas įprasta to žodžio prasme. Net jei galėtume išgauti kiekvieną atomą, pasak jo, liktų tiek daug dalykų, pavyzdžiui, einančių neutrinų minios.
Viso to nepakaktų; kvantinė mechanika nurodo, kad visada yra dalelės viduje, nors ir trumpalaikės. Tuščia erdvė niekada nebūna tuščia; tai kvantinis vakuumas, turintis savo energiją.
Ponas Tonelli aprašo kitą energijos rūšį, kylančią iš gravitacijos, kuri mus laiko surištus prie žemės. Obuolys ant medžio turi tai, kas vidurinės mokyklos fizikoje vadinama potencialia energija. Paprastai tai manoma, kaip teigiamas dydis, tačiau griežtai kalbant, jis yra neigiamas, o minuso ženklo grąžinimas sukelia stulbinančią mintį. O kas, jei teigiama visų visatos dalelių energija tiksliai subalansuotų jų neigiamą potencialią energiją? Tada bendra suma būtų lygi nuliui. Galime manyti, kad visata atsirado kaip atsitiktinis kvantinio vakuumo svyravimas; vienos rūšies niekas tampa kita rūšimi.
Štai ką ponas Tonelli turi omenyje, sakydamas apie nuostabią iliuziją. Atsižvelgiant į skaičiavimo neapibrėžčių skaičių, dar neaišku, ar stebuklingas triukas tikrai veikia. Tačiau jo gyva ir informatyvi knyga parodo, kiek daug žinome apie materiją, iš kurios esame sudaryti, ir kiek mažai žinome apie kitus dalykus, kurie sudaro didžiąją dalį kosmoso." [1]
1. REVIEW --- Books: The Nothing That Is Everything. Crumey, Andrew. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 18 Jan 2025: C9.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą