Читать книгу Opowieść o początku. Wielka historia wszystkiego - David Enßlen Christian - Страница 20

Do tej pory przekonaliśmy się, w jaki sposób gwałtowne procesy wykorzystujące nadzwyczajne energie i kierowane przez podstawowe zasady działania wszechświata doprowadziły do stworzenia galaktyk, gwiazd i nowych pierwiastków. To, co się wówczas stało, było kosmologicznym odpowiednikiem rzeźbienia za pomocą piły łańcuchowej, a grawitacja jest wręcz wirtuozem tego typu rzeźbiarstwa. W bliskim otoczeniu gwiazd owa toporna rzeźba zagwarantowała powstanie nowego środowiska, w którym możliwe było tworzenie się bardziej wyrafinowanych rzeźbień. Aby zrozumieć te nowe rodzaje struktur, musimy przejść od obiektów bardzo dużych do rzeczy bardzo małych i skupić się na wzajemnym oddziaływaniu między atomami.

Złożoność chemiczna zależy od maleńkich przepływów energii elektromagnetycznej, które mogą wykonywać pracę w maluteńkich skalach polegającą na przestawianiu pojedynczych atomów i cząsteczek. Ale takie delikatne strumienie energii swobodnej są powszechne tylko w ukrytych i rzadko spotykanych środowiskach, w których możliwe jest spełnienie warunków Złotowłosej. Wysoka temperatura raczej rozrywa cząsteczki i atomy, więc chemiczna złożoność w obrębie gwiazd jest niemożliwa. Ale złożoność chemiczna wymaga jednak odrobiny energii, więc nie jest również możliwa w martwej strefie głębokiego kosmosu. Idealne środowisko wydaje się pojawiać blisko, choć nie za blisko gwiazdy, w regionach o trwałym, ale łagodnym przepływie wolnej energii.

My, ludzie, odczuwamy działanie grawitacji, ale w nanoświecie, w którym krążą atomy, grawitacja nie jest aż tak ważna. Nie ma ona nawet większego znaczenia dla małych obiektów, takich jak bakterie, lub dla form wodnych, które większym zainteresowaniem darzą, odpowiednio, pobliskie ładunki elektryczne lub napięcie powierzchniowe wody. W skali cząsteczek rządzą siły elektromagnetyczne. Są to siły, które są w stanie sklejać atomy i cząsteczki lub je rozdzielać. Cząsteczki i atomy przemieszczają się przez lepki świat elektromagnetycznych haczyków, sond, przynęt i lass.

Chemia zaczęła się w galaktycznych chmurach pyłu wypełnionych nowymi pierwiastkami. Nawet dzisiaj około 98 procent masy międzygwiazdowych chmur pyłowych składa się z wodoru i helu. Ale pomiędzy atomami wodoru i helu są porozrzucane atomy wszystkich innych pierwiastków z tablicy Mendelejewa. Astronomowie mylnie określają wszystkie pierwiastki cięższe od helu, mianem metali. Sugerując nam tym samym, że wraz ze śmiercią coraz większych gwiazd wszechświat stałby się bardziej metaliczny. Podobnie, możemy powiedzieć, że nasze Słońce jest bardziej metaliczne niż wcześniejsze generacje gwiazd, ponieważ zawiera większe porcje metali.

Za pomocą spektroskopów jesteśmy w stanie określić, które pierwiastki występują w chmurach galaktycznych i w jakich ilościach. Spektroskopy mogą również identyfikować cząsteczki, skupiska atomów związanych ze sobą przez siły elektromagnetyczne. Mogą powiedzieć na przykład, czy chmura zawiera cząsteczki wody lub lodu albo struktury krzemianów, które składają się głównie z krzemu i tlenu, a tworzą większość pyłu i skał na Ziemi. Wiemy już też, że istnieje wiele prostych cząsteczek w galaktycznych obłokach pyłowych, a zalicza się do nich te, które, jak na przykład aminokwasy (budulec białek) mają kluczowe znaczenie dla życia na Ziemi.

Chemia to dyscyplina, która bada, w jaki sposób siły elektromagnetyczne budują cząsteczki i jak atomy łączą się oraz zmieniają konfiguracje, tworząc kalejdoskopową różnorodność materialną naszego świata.