هل اتت العناصر الكيميائية بالصدفة؟
توضح دائرة معارف النجوم والذرَّات (بالانكليزية): «كل شيء في الكون، حتى ابعد نجم، مصنوع من ذرَّات». ان الذرَّات الفردية هي اصغر من ان ترى، لكنها اذ تجتمع معا تشكل العناصر الكيميائية المألوفة. بعض هذه العناصر اجسام صلبة يمكننا رؤيتها؛ وبعضها الآخر غازات غير منظورة. فهل وجود كل هذه العناصر الكيميائية هو صدفة محض؟
العناصر الكيميائية من ١ الى ٩٢
رغم ان ذرَّة الهيدروجين هي الابسط بين الذرَّات، فهي تزوِّد النجوم مثل شمسنا بالطاقة وهي مهمة جدا للحياة. تحتوي ذرَّة الهيدروجين على پروتون واحد في نواتها وإلكترون واحد يدور حول النواة. اما العناصر الكيميائية الاخرى مثل الكربون، الاكسجين، الذهب، والزئبق فهي مصنوعة من ذرَّات تحتوي على عدة إلكترونات تدور حول نواة فيها عدة پروتونات ونيوترونات.
منذ حوالي ٤٥٠ سنة، لم يكن يُعرف سوى ١٢ عنصرا كيميائيا. وباكتشاف المزيد، لاحظ العلماء انها تتبع ترتيبا طبيعيا. وعندما وُضعت العناصر في جدول ضمن صفوف وأعمدة، اكتشف العلماء ان العناصر الموجودة في العمود نفسه لديها الميِّزات نفسها. لكن كانت هنالك ايضا ثغرات في الجدول، تمثِّل عناصر مجهولة. وقد دفع ذلك العالِم الروسي دمتري منْدلييف الى ان يتنبأ بوجود عنصر كيميائي عدده الذرّي ٣٢، الجرمانيوم، كما انه تنبأ بلونه، وزنه، كثافته، ونقطة انصهاره. يذكر كتاب العلوم الدراسي الكيمياء (بالانكليزية)، الذي صدر سنة ١٩٩٥، ان «تنبؤات [منْدلييف] بوجود عناصر اخرى مفقودة — الڠاليوم والسكانديوم — تبيَّن انها كانت ايضا دقيقة جدا».
مع الوقت، تنبأ العلماء بوجود عناصر كيميائية اخرى غير معروفة وببعض ميزاتها. وفي نهاية المطاف، اكتُشفت كل العناصر المفقودة. ولم يعد هنالك اية ثغرات في الجدول. ان الترتيب الطبيعي للعناصر الكيميائية يعتمد على عدد الپروتونات في نواة ذرَّاتها، بدءا من العنصر رقم ١، الهيدروجين، حتى آخر عنصر يوجد عموما بشكل طبيعي على الارض الرقم ٩٢، اليورانيوم. فهل ذلك مجرد صدفة؟
تأملوا ايضا في التنوع الكبير في العناصر الكيميائية. فالذهب والزئبق عنصران يتميزان باللون البراق. لكنَّ الاول صلب والثاني سائل. ورغم ذلك هما عنصران متتابعان رقماهما ٧٩ و ٨٠. فذرَّة الذهب تحتوي على ٧٩ إلكترونا، ٧٩ پروتونا، و ١١٨ نيوترونا. اما ذرَّة الزئبق فلديها مجرد إلكترون واحد وپروتون واحد اكثر من الذهب وعدد النيوترونات نفسه تقريبا.
فهل هي مجرد صدفة ان يؤدي تغيير بسيط في ترتيب الجُسيمات الذرِّية الى مثل هذا التنوع الكبير في العناصر؟ وماذا عن القوى التي تبقي الجُسيمات الذرِّية معا؟ توضح دائرة معارف النجوم والذرَّات: «من اصغر جُسيم حتى اكبر المجرات، كل شيء في الكون يتبع القواعد التي تضعها قوانين الفيزياء». فتخيلوا ما قد يحدث لو تغيرت احدى هذه القواعد. مثلا، ماذا لو عدِّلت القوة التي تبقي الإلكترونات في حركة مستمرة حول نواة الذرَّة؟
قوى فيزيائية مضبوطة بدقة بالغة
تأملوا في النتائج اذا ضعفت القوة الكهرمغنطيسية. يذكر الدكتور دايڤيد بلوك في كتابه مراقبة النجوم (بالانكليزية): «لن تعود الإلكترونات مرتبطة بالذرَّات». لكن ماذا يعني ذلك؟ يضيف: «سيكون لدينا كون تستحيل فيه التفاعلات الكيميائية». فكم نحن شاكرون على القوانين الثابتة التي تجعل التفاعلات الكيميائية ممكنة! مثلا، تتحد ذرَّتان من الهيدروجين مع ذرَّة من الاكسجين لتؤلف جُزَيئا من الماء الثمين.
والقوة الكهرمغنطيسية هي حوالي ١٠٠ مرة اضعف من القوة النووية القوية التي تجعل نواة الذرَّات متماسكة. فماذا يحدث اذا تغيرت هذه النسبة؟ يوضح العالِمان جون بارو وفرانك تِپْلر: «اذا تغيرت قليلا النسبة بين القوتين النووية والكهرمغنطيسية فلن توجد ذرَّات كربون. ومن دون كربون لا حياة. فالكربون يؤلِّف ٢٠ في المئة من وزن كل الكائنات الحية».
والامر الحاسم الآخر هو مدى القوة الكهرمغنطيسية بالمقارنة مع قوة الجاذبية. توضح مجلة العالِم الجديد (بالانكليزية): «ان ادق تغيير في النسبة بين قوة الجاذبية والقوة الكهرمغنطيسية يمكن ان يحوِّل النجوم، كالشمس مثلا، الى عمالقة زرق [بحيث يستحيل العيش بسبب الحر الشديد]، او اقزام حُمر [درجة حرارتها منخفضة جدا بحيث لا تدعم الحياة]».
وتضبط قوة اخرى، القوة النووية الضعيفة، سرعة التفاعلات النووية في الشمس. يوضح الفيزيائي فريمان دايْسن: «ضعفها يكفي ليحترق الهيدروجين في الشمس ببطء وبمعدل ثابت». ويمكن اعطاء امثلة كثيرة اخرى لإظهار كيف تعتمد حياتنا على القوانين والشروط المتوازنة بدقة الموجودة في الكون. وقد قارن الكاتب العلمي الپروفسور پول دايڤيز هذه القوانين والشروط الكونية بمجموعة ازرار تحكّم في آلة وقال: «يبدو كما لو ان الازرار العديدة يجب ان تكون مضبوطة بدقة بالغة ليكون الكون ملائما لاستمرار الحياة».
قبل ان اكتشف السير اسحاق نيوتن قانون الجاذبية بوقت طويل، اشار الكتاب المقدس الى مثل هذه القواعد والقوانين الثابتة. فقد طُرح السؤال التالي على رجل اسمه ايوب: «هل عرفتَ سنن [اي قوانين] السموات او جعلتَ تسلطها على الارض». (ايوب ٣٨:٣٣) كما طُرحت اسئلة اخرى تدعو المرء الى الاتضاع: «اين كنتَ عندما أسَّستُ الارض» و «مَن حدَّد مقاييسها، ان كنت حقا تعرف؟». — ايوب ٣٨:٤، ٥، الترجمة التفسيرية.
[الاطار في الصفحة ٧]
عناصر كيميائية مهمة جدا
ان العناصر الكيميائية الهيدروجين، الاكسجين، والكربون تؤلف حوالي ٩٨ في المئة من الذرَّات في جسمكم. ثم يليها النتروجين، الذي يؤلف ٤,١ في المئة. وهنالك عناصر اخرى موجودة بكميات قليلة جدا ولكنها مهمة جدا للحياة.
[الجدول/الرسم في الصفحتين ٦ و ٧]
(اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)
حتى تاريخ صدور هذه المطبوعة، انتج العلماء العناصر ٩٣ الى ١١٨. وكما كان متوقعا، تلائم هذه العناصر ايضا نموذج الجدول الدوري.
[المصدر]
المصدر: مختبر لوس ألاموس الوطني
اسم العنصر الرمز العدد الذرّي (عدد الپروتونات)
1 H hydrogen
2 He helium
3 Li lithium
4 Be beryllium
5 B boron
6 C carbon
7 N nitrogen
8 O oxygen
9 F fluorine
10 Ne neon
11 Na sodium
12 Mg magnesium
13 Al aluminum
14 Si silicon
15 P phosphorus
16 S sulfur
17 Cl chlorine
18 Ar argon
19 K potassium
20 Ca calcium
21 Sc scandium
22 Ti titanium
23 V vanadium
24 Cr chromium
25 Mn manganese
26 Fe iron
27 Co cobalt
28 Ni nickel
29 Cu copper
30 Zn zinc
31 Ga gallium
32 Ge germanium
33 As arsenic
34 Se selenium
35 Br bromine
36 Kr krypton
37 Rb rubidium
38 Sr strontium
39 Y yttrium
40 Zr zirconium
41 Nb niobium
42 Mo molybdenum
43 Tc technetium
44 Ru ruthenium
45 Rh rhodium
46 Pd palladium
47 Ag silver
48 Cd cadmium
49 In indium
50 Sn tin
51 Sb antimony
52 Te tellurium
53 I iodine
54 Xe xenon
55 Cs cesium
56 Ba barium
57 La lanthanum
58 Ce cerium
59 Pr praseodymium
60 Nd neodymium
61 Pm promethium
62 Sm samarium
63 Eu europium
64 Gd gadolinium
65 Tb terbium
66 Dy dysprosium
67 Ho holmium
68 Er erbium
69 Tm thulium
70 Yb ytterbium
71 Lu lutetium
72 Hf hafnium
73 Ta tantalum
74 W tungsten
75 Re rhenium
76 Os osmium
77 Ir iridium
78 Pt platinum
79 Au gold
80 Hg mercury
81 Tl thallium
82 Pb lead
83 Bi bismuth
84 Po polonium
85 At astatine
86 Rn radon
87 Fr francium
88 Ra radium
89 Ac actinium
90 Th thorium
91 Pa protactinium
92 U uranium
93 Np neptunium
94 Pu plutonium
95 Am americium
96 Cm curium
97 Bk berkelium
98 Cf californium
99 Es einsteinium
100 Fm fermium
101 Md mendelevium
102 No nobelium
103 Lr lawrencium
104 Rf rutherfordium
105 Db dubnium
106 Sg seaborgium
107 Bh bohrium
108 Hs hassium
109 Mt meitnerium
110
111
112
114
116
118
[الرسم]
(اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)
هل ترتيب وتناسق العناصر في الجدول الدوري مجرد صدفة ام انه يعكس تصميما ذكيا؟
ذرّة الهليوم
إلكترون
پروتون
نيوترون
[الرسم/الصورة في الصفحة ٧]
(اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)
كيف ضُبطت القوى الفيزيائية الاربع بدقة متناهية؟
القوة الكهرمغنطيسية
القوة النووية القوية
قوة الجاذبية
القوة النووية الضعيفة
جُزَيء الماء
نواة الذرَّة
عملاق ازرق
قزم احمر
الشمس