Die Werke van Sy hande: Binne-in die atoom | Artikel | Wêreld Van Môre
01 Januarie 2017Wallace G. Smith
Het u al ooit 'n kind met blokkies of ander bou-speelgoed gesien speel? Menige klein seuntjie of dogtertjie het al 'n middag deurgebring deur boublokkies opmekaar te stapel en inmekaar te pas – soms is dit van plastiek gemaak en soms van hout – om verskillende vorms en strukture te skep waarvan hulle hou. Moontlik skep hulle in hulle denkbeeldige wêreld die geboue van 'n besige stedelike straat, of skep hulle die mure en torings van 'n kasteel, gereed vir avontuur.
Dit het ook so gebeur dat toe die Skepper-God die werklike wêreld rondom ons geskep het, Hy iets gedoen het wat nie so baie anders is nie! Die hele materiële samestelling van hierdie heelal – van die reuse sterre wat snags skyn, tot die yl haartjies wat oor 'n kind se voorkoppie val – is uit 'n merkwaardige klein stelletjie pragtig ontwerpte "boublokkies" opgebou wat atome genoem word.
Alhoewel elke individuele atoom so klein is dat dit heeltemal onwaarneembaar is behalwe deur die kragtigste gespesialiseerde toestelle, vorm atome saam die stof van alle materie in die heelal en hulle ontwerp getuig van die bestaan van 'n opperste Ingenieur van die kosmos. Wanneer ons dus die wêreld van die atoom binnegaan, wat kan ons van sy Skepper leer?
Protone en neutrone
Hoe klein is 'n atoom in elk geval? Wel, verbeel u dat u tot die grootte van die punt aan die einde van hierdie sin kan krimp. Selfs dan, sou u nog steeds baie, baie, baie verder moet krimp om die skynbaar onmoontlike kleinheid van atome te bereik, wat sowat 'n tien-miljardste van 'n meter in deursnee is! Rofweg sal drie miljoen atome langs mekaar kan inpas oor die deursnee van daardie punt!
Trouens, die aantal atome in 'n gewone huishoudelike suikerklontjie is gelykstaande aan die beraamde getal van die sterre in die ganse heelal. Waarlikwaar, die uiterste kleinheid van die atoom is werklik verbysterend!
Hierdie oneindige klein eenheid van materie is nie sommer 'n onoordeelkundige en vormlose voorwerp nie. Die nederige atoom beskik oor 'n presies-ontwerpte struktuur wat dit die volmaakte bousteen maak vir die merkwaardige kosmos wat ons rondom ons sien.
Indien ons verder sou krimp – so klein dat die atoom gelyk is aan die grootte van 'n groot, professionele sportstadion – mag ons verbaas wees om te vind dat aan die binnekant van die atoom meestal leë ruimte is! Ons vind nogtans, in die middel, 'n lewensbelangrike deel van die atoomstruktuur, die kern. Indien ons atoom die grootte van die stadion is, dan sou sy kern die grootte van 'n groen ertjie wees! Dit is dan dié klein kern wat aan elke atoom sy fundamentele eienskappe gee.
Die kern van 'n atoom bevat twee soorte sub-atomiese dele: Positief gelaaide protone en neutraal gelaaide neutrone. Elemente word deur die aantal protone in die kern van 'n atoom onderskei. Waterstof-atome bevat net 'n enkele proton. Suurstof-atome het agt protone, terwyl koolstof-atome twaalf protone het. Die grootste natuurlike atoom wat voorkom is uraan en het 92 protone.
In fisika stoot "soortgelyke" ladings mekaar af en "teenoorgestelde" ladings trek mekaar aan, baie soos wat enige kind sal ervaar wanneer hy met magnete speel. Dit is nogtans nie van toepassing in die kern van die atoom nie! 'n Wesenlike fisiese verskynsel wat as die "sterk kernkrag" bekend staan bind neutrone en protone saam, sodat hulle nie van mekaar af wegvlieg nie. Saam vorm hulle 'n stabiele kern wat aan elke atoom sy klein, maar noodsaaklike "hart" gee.
Terwyl die kern in die middel die identiteit en eienskappe van die atoom bepaal, word die buitenste doppe van elke atoom deur negatief gelaaide dele beset, wat elektrone genoem word. Terwyl daar voorheen gedink is dat die elektrone om die kern wentel soos planete om die son, is dit nou bekend dat elektrone op 'n veel merkwaardiger manier beweeg. Hulle spring van plek tot plek rondom die kern in goed-gedefinieerde "doppe" wat op hulle energie-vlakke gebaseer is en deur die wette van kwantum meganika bepaal word.
Dit is die aantrekkingskrag tussen die verskillende ladings – die positiewe lading van die proton en die negatiewe lading van die elektron – wat elektrone aan die atoom bind en hulle in 'n "wentelbaan" rondom die kern hou, wat die atoom sy vorm en struktuur gee.
Omdat die elektrone wat in hulle doppe beweeg die buitekant van die atoom vorm, speel hulle die deurslaggewende rol in chemie. Byvoorbeeld, wanneer twee waterstof-atome met een suurstof-atoom verbind om water te vorm (wat dit die chemiese formule H2O gee), is dit die wedersydse deling van hulle buitenste elektrone wat die kragtige verbinding tussen die individuele atome veroorsaak, wat die watermolekule vorm.
Bousteen van die heelal
Dit is maar net een demonstrasie van die fyn instelling wat in die atoom ingebou is en wat dit die merkwaardige "bousteen" maak wat dit is. Die aantrekkingskrag tussen protone en elektrone behoort sterk genoeg te wees dat die elektrone nie eenvoudig net van die atoom af wegvlieg nie, maar dit behoort ook swak genoeg te wees sodat die elektrone met ander atome kan saamwerk om die chemiese verbindings te vorm wat die wêreld om ons bou.
Daar is so baie aspekte van die atoom wat dit 'n wonder van akkurate ingenieurswese maak! Soos die fisikus Stephen Hawking in sy top-verkoper boek, A brief History of Time opmerk: "Die wette van wetenskap, soos ons dit op die oomblik ken, bevat baie fundamentele getalle, soos die grootte van die elektriese lading van die elektron en die verhouding van die massas van die proton en elektron ... Die merkwaardige feit is dat dit lyk of die waardes van hierdie getalle baie fyn verstel is om die ontwikkeling van lewe moontlik te maak" (bl. 125).
Indien die atoom enigiets anders is as die presies geprogrammeerde skepping wat dit wel is, dan kon ons heelal moontlik sonder sterre gewees het, sonder chemie, sonder materie – sonder ons! Gelukkig is die atoom egter 'n wonder van ingenieurswese en ontwerp – saamgestel uit protone, neutrone en elektrone wat rondbeweeg in 'n interaktiewe pragtige en ingewikkelde dans, met die wette van fisika as hulle musiek!
Die gevolg van hierdie voortreflike dans van deeltjies en kragte – die atoom – is 'n meester bousteen wat God gemaak en tot stand gebring het om die verstommende heelal rondom ons te skep! Alles wat ons sien – van die koue, harde graniet van die Rockey Mountains na die helder, lewendige oë van 'n laggende kind – is van hierdie merkwaardige klein wonders gevorm: Atome. Die vindingrykheid van hulle ontwerp is werklik 'n huldeblyk aan die vernuftige God wat hulle gemaak het.
Terwyl die apostel Paulus sekerlik die geesteswêreld in gedagte gehad het, peinsend oor die verstommende rol wat hierdie minuskule, atoom boustene in die skepping rondom ons speel, kan ons nie help om sy vermaning te onthou nie: "Deur die geloof verstaan ons dat die wêreld deur die woord van God toeberei is, sodat die dinge wat gesien word, nie ontstaan het uit sienlike dinge nie" (Hebreërs 11:3).
Koning Dawid het hom verwonder oor die merkwaardige ontwerp van sy eie liggaam en sê aan God in lofprysing: "Ek loof U, omdat ek so vreeslik wonderbaar is" (Psalm 139:14). Die swaar verdiende kennis van aptekers en fisici deur die eeue heen het ons net geleer dat die wonder wat Dawid oor sy ontwerp ervaar het, nie ophou wanneer ons dit van nader bekyk nie – dit groei net. Nie net is ons self, vreeslik wonderbaarlik gemaak nie, die "stof" waaruit ons gemaak is, is op sigself 'n wonder om te aanskou.
Ons kan opkyk na die verhewenheid van die nagtelike lugruim en die uitgestrektheid van die ruimte en die sterre waarneem wat ons omring en die ontsag voel wat kom met die erkenning dat ons Skepper leef! Die atoom leer ons tog dat nie net op die skaal van uiters groot nie, maar ook op selfs die kleinste en ondenkbaar minuskule van skale, die vingerafdruk van ons Skepper teenwoordig is.