Kada je riječ o pravoj prirodi stvarnosti, da li su naši drevni preci zapravo imali vrlo moderno razumijevanje kako stvari zaista funkcionišu?
Fizika elementarnih čestica, danas nam pruža vrlo detaljan opis osnovnih gradivnih blokova Univerzuma.
Fizika elementarnih čestica: Standardni model
Standardni model čestica je moderna teorija u fizici, koja pokušava objasniti cjelokupnu materiju i zračenje kao sastavljene od elementarnih beskrajno malih čestica.
Fizičari nastoje prevladati Standardni model, da bi došli do teorije Velikog ujedinjenja (Grand Unified Theory).
Ova teorija ima za cilj opisati tri od četiri osnovne sile prirode – elektromagnetnu, slabu i snažnu nuklearnu silu – kao aspekte jedne, ujedinjene sile. Četvrta osnovna sila, gravitacija, obično nije uključena.
Danas, ovo znanje je zaslužno za veliki napredak u tehnologiji – od liječenja mnogih teških bolesti, razvoja kompjutera i uspostave interneta, a sve to je povezano sa Standardnim modelom.
1827. godine, škotski naučnik Robert Brown prvi put je pronašao opservacione dokaze o atomima. Sedam decenija poslije, tačnije 1897. godine, J.J. Thomson je prvi put otkrio elektron.
Danas, znamo da sve čestice dolaze u jednom od dva tipa – fermioni (od kojih je sačinjena materija) i bozoni (koji djeluju kao nosioci sila prirode).
Ali, zapravo prava istorija znanja o fundamentalnim česticama seže mnogo dalje u prošlost.
Grčki atomizam
Do neke mjere, ono što danas poznajemo kao fiziku čestica jeste sjedinjenje hemije, matematike, geometrije itd., a sve je to proizašlo iz daleke prošlosti.
Najbliži specifični model trenutnom razumijevanju čestica je bio atomizam. Atomizam je filozofski i naučni koncept koji ima dugu istoriju i evoluciju kroz različite civilizacije.
Osnovna ideja atomizma je da je materija sastavljena od temeljnih, nedjeljivih čestica koje se nazivaju atomi. Ovaj koncept, unatoč svojim drevnim korijenima, igrao je ključnu ulogu u razvoju moderne teorije atoma u fizici i hemiji.
Predložio ga je Grk Leukip, koji je tvrdio da je Univerzum sačinjen od fundamentalnih, nevidljivih komponenti nazvanih atomi.
Kasnije je Leukipov učenik, Demokrit, dodatno formulisao ovu teoriju, tvrdeći da postoji beskonačno mnogo atoma sa beskonačno mnogo varijacija.
To je bio jedan od najranijih pokušaja dokazivanja da je stvarnost ustvari mnogo više od onoga što vidimo na makro nivou.
Atomisti, kako su ih zvali, hipotezirali su da je veći svijet prirode sastavljen isključivo od dvije osnovne komponente – atoma i praznine.
Vjerovali su da su različiti aranžmani ili skupovi atoma, ono što čini materiju u stvarnom svijetu. U osnovi, to je bio model izgrađen na intuiciji. Nije prvi put da su neka od najvažnijih naučnih saznanja proistekla iz intuicije ili snova.
Iz ove tačke u prošlosti, kada smo već spomenuli intuiciju, načinimo nakratko vremenski skok u budućnost, tačnije u 1913. godinu u kojoj je živio Nils Bohr, pa ćemo se ponovo vratiti tamo gdje smo stali sa našom pričom.
Intuicija i Bohrov model atoma
Nils Bohr, danski fizičar, bio je ključni akter u razvoju kvantne mehanike i jedan od najvažnijih teoretičara strukture atoma.
Njegovo shvaćanje atoma i njegov doprinos kvantnoj teoriji proistekli su iz kombinacije eksperimentalnih rezultata, matematičkih formalizama i, zanimljivo, intuicije koju je stekao kroz san.
Priča se da je ključni trenutak za Bohra došao tokom jednog sna koji je imao 1913. godine. Bohr se tada bavio problemom rasporeda elektrona u atomima, a klasična fizika nije uspjela pružiti zadovoljavajuće objašnjenje.
U snu je dobio viziju atoma kao Sunčevog sistema, gdje elektroni kruže oko jezgre poput planeta koji kruže oko Sunca. Međutim, ključna inovacija u Bohrovom modelu bila je priznavanje kvantizirane prirode orbita elektrona.
Bohr je prepoznao da elektroni mogu zauzimati samo određene kvantizirane orbite oko jezgre, a emitiranje ili apsorpcija svjetlosti događa se kada elektron skoči s jedne orbite na drugu.
Ovaj koncept kvantizacije orbite omogućio mu je objašnjenje spektralnih linija vodika i drugih elemenata. Bohr je objavio svoj model 1913. godine, koji je postao poznat kao “Bohrov model atoma.”
Unatoč kasnijem razvoju kvantne mehanike, koja je zamijenila Bohrov klasični model, njegova intuicija i vizija u snu označile su važan trenutak u istoriji fizike.
Bohr je imao sposobnost kombiniranja eksperimentalnih podataka s matematičkim formalizmima, a intuicija mu je omogućila da prepozna ključne ideje koje su kasnije dovele do razvoja modernih teorija atoma.
Nekada ćemo u narednim člancima specifično pisati o najvećim naučnim otkrićima koja su proizašla iz intuicije ili snova, a sada se ponovo u našem vremeplovu vraćamo tamo gdje smo stali.
Indijski atomizam
Dakle, ključna rana opažanja su bila da nije moguće podijeliti komad materije beskonačno. Ako nastavite nešto razdvajati, iznova i iznova, onda na kraju morate doći do nečega tako malog da se ne može dalje razbiti.
I dok sada znamo da se atom i dalje može razbiti sve do krajnjih elementranih čestica, za atomiste je nepobjediva stvar bila atom.
(Grey Wolf, autor ovog članka, se sada pita šta bi tadašnji atomisti pomislili o J. Robert Oppenheimeru – ocu atomske bombe?!)
Ono što je dvostruko zanimljivo, jeste da atomizam nije nastao samo u Grčkoj. Indijski filozofi također su usavršili svoje vlastite revolucionarne ideje koje su argumentovano bile iste, istovremeno (ili možda čak i prije) nego što su to učinili Grci.
Indijski atomizam ima svoje korijene u različitim školama indijske filozofije, a jedna od najznačajnijih je Vaisheshika škola.
Vaisheshika filozofija, čiji je osnivač bio Rishi Kanada, istraživala je prirodu stvarnosti, a njezino razumijevanje atoma bilo je ključno za objašnjenje temeljnih principa Kosmosa.
U indijskom atomizmu, temeljna čestica koja se smatra nedjeljivom naziva se “Paramanu”. Paramanu predstavlja najmanju jedinicu materije koja je neuništiva i čini osnovnu gradivnu jedinicu svega što postoji u Svemiru.
Paramanu ima inherentnu sklonost za kombinaciju sa drugim Paramanu česticama kako bi stvorile veće strukture i objekte. Ovaj koncept kombinacije čestica pridonosi razumijevanju različitih materijala i tvari u Svemiru.
Drevni filozofi: Temelj modernog razumijevanja čestica
Prilično je fascinantno da su filozofi u potpuno odvojenim dijelovima svijeta, hiljadama godina prije, nezavisno zamislili suštinsku teoriju za atome.
Također je nevjerovatno da su se opservacioni dokazi pojavili tek vijekovima poslije, sa velikim evropskim misliocima u 19-tom vijeku.
Glavna promjena od koje sada imamo koristi je prisutnost tehnologije, što je opet omogućilo promatranje onoga što smo prije mogli samo teoretski pretpostaviti.
Pozadina nauke se danas promijenila do neprepoznatljivosti. Ali, možda to samo ističe koliko su impresivni bili ti najraniji umovi?
Da, naše znanje i shvaćanje fizike čestica eksplodiralo je u posljednjim desetljećima i sada je daleko izvan najluđih snova bilo kojeg drevnog filozofa… ali, civilizacije prošlosti nisu živjele u mraku.
Upravo su oni ti koji su pružili temelje, u vremenu hiljadama godina prije nego što su njihove ideje mogle biti rigorozno testirane.
Ako bi nas genijalni drevni filozofi sada mogli vidjeti, osjećali bi ponos. Ili, barem zadovoljstvo, da je ono što su tada osjećali danas istina.
Foto naslovnice: Gerd Altmann sa Pixabay
