Osobenosti mikrosveta, kvantna teorija.
Supstancija i energija nisu kontinualni, već diskretni entiteti. Elementarno zrnce energije je njen kvant. Atomi i molekuli su osnovni diskretni objekti tela oko nas; atomi su i sami složeni objekti – njihove konstituente upoznajemo kad stupimo u subatomske sfere stvarnosti. Subatomske čestice ispoljavaju dualizam svekolike materije. One nagoveštavaju i svojstva čestica i talasna svojstva (talasno čestični dualizam). Posebno, svetlost je roj fotona(kvanata svjetlosne energije); kao specifični kolektivitet, fotoni u prostiranju ne ukidaju talasne svjetlosne fenomene.
Skrećemo pažnju da je foton jedina poznata čestica koja može da se kreće brzinom svetlosti. Samim tim, foton je jedina poznata stvar u kosmosu koja ne stari. Pogledajte obližnje drvo: fotoni, koji redom ulaze u vašu rožnjaču i formiraju električne impulse vašem centru za vid, pre toga su se rodili u Suncu, proši orbite Merkura i Venere, prelomili se kroz atmosferu, odbili se od drveta – i u svom tom karambolu nisu ostarili ni sekund. A vi ste 8 minuta stariji nego kad su krenuli.
Istraživanje osobina kvantnog objekta suštinski je omeđeno Hajzenbergovim principom neodređenosti. Kvantna fizika, iz koje sledi princip neodređenosti, govori da ne možemo precizno odrediti istovremeno i lokaciju nekog objekta (koordinate, položaj) i njegovo stanje kretanja (impuls). Moramo se zadovoljiti poznavanjem verovatnoće da se realizuje dato stanje nekog kvantnog objekta. Na primer, govorimo o vjerovatnoći nalaženja elektrona oko protona u atomu vodonika. Isto, kvantna fizika je danas nezaobilazna kao fundamentalni teorijski okvir prirodnih nauka, ali već i kao potka nanotehnologije i srodnih inžinjerskih disciplina.
Princip neodređenosti je očigledno u koliziji sa svakodnevnim iskustvima. Zato je opasno praviti paralele između mikro i makrosveta. Ipak, da pokušamo. Zamislimo mikrosvet, u kome Hajzenberg večiti Predsednik, a Ajnštajn ministar mikroUnutrašnjihPoslova. Razvijen je mikrosaobraćaj, a lider je kompanija mikroMercedes, koja pravi najbolje mikroautomobile. Koji uređaj ne sme da se ugrađuje u mikroautomobil? Naravno, brzinomer – jer ako bi mikrograđani znali kojom brzinom idu, ne bi znali ni gde su ni gde se na kraju obresti. Srećom, mikropolicija ne sme da koristi radar, jer bi tada izbili neredi (Sramota! Krenem u Pariz, a završim u Njujorku, i to pošto sam se smrzao na Južnom Polu!)
Već je rečeno da su predmet fizike događaji podudarni u vremenu. Pola suštine fizike je eksperiment (druga polovina je logično zaključivanje, ponekad pomešano sa hrabrošću mašte), čija je poenta podudaranje položaja objekta eksperimenta i fotona u vremenu, ili jednostavnije rečeno bombardovanjeobjekta merenja fotonima. Ako gledamo, fotoni udaraju ono što gledamo. Ako merimo, fotoni udaraju ono što merimo. I lepo je i lako kada je predmet eksperimenta mnogo veći od fotona. Ali šta kada nije, šta kada su im veličine uporedive? Zamislimo suprotan slučaj: neka je foton veličine automobila.
Tada bi, jasno, svaki merni instrument koji emituje zračenje bio kažnjiv po zakonu o bezbednosti saobraćaja. Princip neodređenosti nas zapravo podseća da naša merenja uvek predstavljaju direktno kršenje suvereniteta i teritorijalnog integriteta mikrosveta. Mikropolitički korektno govoreći, najgore oružje koje je čovečanstvo napravilo nije atomska bomba, već elektronski mikroskop.
Smrtonosna i blagorodna zračenja.
Nevidljivi rojevi kvanata materije/energije uveliko su naša stvarnost u svakodnevnom životu. Alfa, beta i gama zračenje su srednjoškolska lektira, a ne tako davni ratni konflikti učinili su ih zastrašujućom stvarnošću (Hirošima, Nagasaki). Na primer, ne prestajemo da govorimo o posledicama bombardovanja bombama s osiromašenim uranijumom u NATO kampanji na Balkanu 1999. Postoje i blagorodna zračenja koja su iznedrila i sam život. (Takva transportuju energiju Sunca kroz svemirski prostor do površine naše Planete zasićene mnogobrojnim formama biljaka i životinja.)
1) Elektromagnetske radijacijeobuhvataju radio talase, infracrveno zračenje, svetlost, ultraljubičasto zračenje, rendgensko i gama zračenje.
2) Čestična zračenjasu rojevi elektrona, protona, neutrona…
Zračenja znatnih energija kvanta mogu da jonizuju atom („oštete“ ga, otrgnu elektron od ostatka atoma). Za kvalitet interakcije zračenja sa supstancijom bitan je i intenzitet zračenja. Tako, nejonizujuće lasersko zračenje može biti jako opasno po tkivo individue, budući da je vrlo intenzivno. Puno je bitnih oblasti ljudske aktivnosti koje nas gone da se upoznamo sa osnovnim pojmovima zračenja; elektromagnetske komunikacije, IC uređaji, upotreba svetlosti, medicinsko i industrijsko X zračenje, skeneri, gradnja atomskih elektrana…
$#$