41277 Obraz2 (53)

1)    Dlaczego liczby porządkowe — to znaczy liczby protonów sta bilnych pierwiastków — przebiegają tak prosto, ciągiem: 1, 2, 3, ... d 83, i dlaczego brakuje pierwiastków oznaczonych numerami 43 i 61?

2)    Dlaczego pierwiastki nie istnieją pojedynczo? Podczas gdy mani\ np. tylko jeden fosfor, posiadający przy piętnastu protonach szesnaście neutronów, chlor pojawia się już dwa razy: z siedemnastoma protonami i osiemnastoma neutronami lub z siedemnastoma protonami i dwudzic stoma neutronami.

3)    Dlaczego elektrony powłok atomowych mają akurat cztery cechy zwane w języku fachowym liczbami kwantowymi?

Dodatnie ładunki protonów stłoczone są w niewyobrażalnie mało przestrzeni jądra, cząstki z ładunkiem przeciwnym natomiast odpychaj się wzajemnie, przez co nie mogą tworzyć konglomeratów. Stwierdzeni! to nie jest jednak do końca prawdziwe, albowiem jeśli elektrony znajd: się w pobliżu jądra, zaczynają nagle zachowywać się zupełnie niezrozu miale. Siadają wtedy parami, jak wróble na drutach. Tajemnicze prawi mówi im, że na orbicie najbliższej jądra może siedzieć parka, na następ nej — w sumie — cztery parki, na trzeciej — dziewięć, na czwartej za! — szesnaście. Ta matematyczna reguła ma naturę kwadratową, jako żc liczby:

1, 4, 9, 16

możemy przedstawić jako kwadraty liczb:

1, 2, 3 i 4

Ponieważ istnieją także dalsze orbity, moglibyśmy przypuszczać, że na piątej znajdzie się dwadzieścia pięć parek. W rzeczywistości jednak pra wo to dotyczy tylko pierwszych czterech powłok elektronowych, na któ rych ponadto znajdują się jedynie cztery rodzaje elektronów.

Myl to dla mnie nic lada problem. Dotychczas rozważałem tylko zjawisko troislości wszelkich rzeczy, na przykład to, że wszystkie atomy we wszcchświccic składają się z protonów, neutronów i elektronów. Jeśli prawidłowość ta obowiązuje ściśle, to dlaczego elektrony powłok atomo wych mają akurat cztery liczby kwantowe²?

Autorzy pojęcia „liczby kwantowej” określili nim następujące, alternatywne właści wości elektronu: 1) jego przynależność do określonej powłoki, 2) określone właściwość.! (s, p, d albo f) na danej powłoce, 3) zachowanie magnetyczne, 4) lewy lub prawy spin. Kin syfikacja ta, mimo że wymaga niezwykle drobiazgowych wyjaśnień, jest w istocie całkowic ie empiryczna.

1'ylunie to sprawiło, że zacząłem dostrzegać ową pi n zwinność wc i k ich możliwych dziedzinach. I tak np. mamy c/.tciv po/yi je księ

•    • > n,i niebie i cztery pory roku na Ziemi. DNA ma i/teiy /muidy,

. organizmy żywe mają cztery kończyny, a powłoki elekiionnwe ' szlachetnych kończą się na czterech parach ciekli oków Wpmsl i i.-nc wydawało mi się zawsze to, że powierzchnia kuli dti|c su;

¹ a I, gnneko obliczyć: wystarczy przecież pomnożyć powici /i linii; kula liczbę całkowitą, mianowicie przez 4. Nasze życie zawdzięt . ,um

.....niom słońca, a więc światłu. A w jaki sposób powstaje światło ’

i■nr,tu tak, że cztery protony przekształcają się w izotop lu lu o ma

•    miniowej 4. Ludziom oczywiście byłoby obojętne, gdyby izotop i, n l» anwal z pięciu protonów i miał masę atomową 5. Jaka mo/, byi

vna tego, że niektóre rzeczy są uporczywie trojakie, inne /as po - oinc?

/ tych trzech zasadniczych pytań najłatwiejsze wydawało nu m«. aule Kwadraty liczb 1, 2, 3, 4, nazywane również głównymi lic/bami i mluwymi powłoki elektronowej, musiały mieć coś wspólnego / lii / mi lako takimi. Tak samo uważał Arnold Sommerfeld, który prze/ i lal podejmował próby zbadania problemów fizyki teoretycznej , niklu widzenia teorii liczb. Ośmiu spośród jego uczniów otrzymało

I ......li; Nobla, nie dostał jej tylko on, prawdziwy mistrz. Naprawdę zro

.......li go jedynie Albert Einstein i Max Planck (oraz Werner Heisen-

I md koniec życia). Tych trzech naukowców wiedziało, że w Boskim u, budowy wszechświata (jeżeli taki istnieje) nie może ukrywać się Innego prócz liczb. Ta myśl należy do prastarego dziedzictwa pla n i ,iiii Ale następcy Sommerfelda nie kontynuowali jego rozważań, Muląc takie podejście jako mistycyzm. Sami zaś byli dumni, że wy u,liniowali ze świata wszelką myśl o uniwersalnym planie budowy _a u,< iownież o Bogu.

„mimerfeld wiedział, że jeśli dwa pierwiastki chcą się połączyć, ,l ,ii|i) wzajemnie wymienić elektrony w ten sposób, aby na ich ze-™ , ii/nycli powłokach znalazło się po osiem elektronów, czyli cztery , li cztery pary elektronów nie są jednakowe. Trzy z nich, które u • , ii ,nnv elektronamip, tworzą jedną rodzinę; elektrony czwartej pary ,, , iiiiicit nie są z nimi spokrewnione. Dlaczego tak jest? — nie mamy iin i ,, i. iiujmuicjszego pojęcia. Uznajemy to po prostu za oczywiste , |» .,ii siny dumni ze swojej wiedzy.

*

•iinl/ąi kiedyś w pracowni profesora Herra, który mówił wl.i ni, ■vm. /e istnieje czwarty, sztuczny szereg rozpadu radioaktywnego, /a u,dum na kaitcc: