Di salah satu perpustakaan terbesar di dunia, kamar dan rak buku sepertinya akan terentang selamanya. Jumlah volume di
Perpustakaan Kongres adalah puluhan juta. Masing-masing dari mereka menyajikan berbagai cerita, analisis terperinci, dokumen sejarah - semua dengan pendapat mereka sendiri. Tetapi semua jutaan buku yang ditulis dalam bahasa Inggris ini hanya terdiri dari beberapa puluh ribu kata, dan setiap kata terdiri dari kombinasi hanya 26 huruf - dari A hingga Z [
ditambah spasi, tanda baca dan angka - kira-kira. perev. ]
Sementara itu, kita semua hidup dikelilingi oleh berbagai macam bahan yang luar biasa - termasuk apa yang membentuk banyak jenis struktur biologis yang membentuk tubuh kita dan semua tubuh hewan, tumbuhan, dan makhluk hidup lainnya. Planet tempat kita hidup terdiri dari semua jenis batu, beberapa di antaranya keras dan rapuh, sebagian dari plastik, dengan berbagai warna dan tekstur. Selain air, kami memiliki alkohol, asam, gula dan minyak dalam berbagai bentuk. Makanan yang disiapkan dengan oven mengeluarkan berbagai rasa yang kita hirup dari udara. Bahan sintetis, termasuk berbagai plastik, perlu ditambahkan ke garam, kapur dan paduan. Tetapi penting untuk diingat bahwa kekayaan besar Perpustakaan Bahan terdiri dari bermacam-macam molekul kecil (walaupun cukup beragam), yang, pada gilirannya, hanya terdiri dari seratus atom - unsur-unsur dari H ke U dan seterusnya (dari hidrogen ke uranium dan seterusnya).
Kompleksitas bahasa tertulis seperti bahasa Inggris didasarkan pada kata-kata, dan kompleksitas bahan dimulai dengan molekul. Dengan cara yang sama, instruksi untuk membangun satu set besar bentuk biologis dapat dikodekan dalam DNA -
asam deoksiribonukleat - dan secara khusus, di utas suku kata tiga molekulnya, terdiri dari empat molekul sederhana, nukleobase. Alasan kerumitan didasarkan pada fakta matematika sederhana - berbagai kombinasi dapat muncul dari sejumlah kecil bahan. Satu bahan saja tidak cukup. Hanya sepuluh kata berbeda yang dapat dibuat dari huruf "a", yang panjangnya tidak akan melebihi sepuluh huruf: "a", "aa", "aaa", dan sebagainya. Tetapi dari 26 huruf, 26
2 kata dua huruf sudah dapat diperoleh, yaitu 676, dan kata-kata sepuluh huruf - 141 167 095 653 376 secara keseluruhan, jauh lebih banyak daripada yang diperlukan untuk bahasa. Hanya beberapa puluh ribu kata, dipilih dari jutaan atau miliaran potensi, sudah cukup untuk membuat semua sastra Inggris. Prinsip-prinsip yang sama dari pertumbuhan eksponensial dalam jumlah kombinasi memungkinkan lingkungan kita terbentuk dari hanya seratus varietas atom, yang dapat terdiri dari molekul yang tak terhitung jumlahnya, mulai dari ukuran beberapa atom hingga ratusan dan ribuan.
Dimulai dengan kata-kata, atau molekul, Anda dapat bergerak ke dua arah untuk tujuan penelitian. Anda dapat mencoba memahami bagaimana benda-benda kompleks dikumpulkan dari bahan-bahannya: apa yang ada di balik keberadaan satu buku atau sekumpulan buku? Dari mana bahan atau kelas materi ini berasal? Atau Anda dapat bergerak ke arah yang berbeda, menentukan sumber huruf dan atom, blok bangunan utama.
Tujuan artikel ini dan selanjutnya adalah untuk menjawab pertanyaan kedua, dari molekul hingga sumbernya. Tentu saja, sangat menarik untuk mempelajari berbagai macam bahan yang ditemukan di alam, yang ada sebanyak buku di Perpustakaan Kongres. Tetapi, di sisi lain, asal usul molekul dan atom ternyata menjadi topik yang kurang luas. Tentu saja, tidak dapat dikatakan bahwa jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini sederhana dan langsung. Dia mengungkapkan banyak detail menakjubkan dan tak terduga dari atom, fisika nuklir, dan fisika partikel (atau energi tinggi). Seperti dalam kasus dengan sumber huruf-huruf alfabet,
konsekuensi dari menemukan jawaban untuk pertanyaan ini ternyata lebih dan lebih menarik daripada yang bisa dibayangkan pada awalnya. Ini mengarah pada penemuan yang tidak terbatas pada sifat material yang sederhana. Dia memimpin fisika untuk memahami cahaya, Matahari dan bintang-bintang lainnya, sejarah Bumi, ruang dan waktu, dan Alam Semesta, tempat Bumi dan Matahari melakukan perjalanan.
Tetapi sebelum itu Anda perlu mempertimbangkan beberapa pertanyaan lagi. Bagaimana kita tahu bahwa semua bahan terbuat dari molekul? Secara historis, jawaban atas pertanyaan ini diperoleh melalui rantai logis yang kompleks dan beragam eksperimen ilmiah. Sampai saat ini, keberadaan molekul hanya bisa ditebak, tidak secara langsung, tetapi lebih meyakinkan untuk berbicara berdasarkan analisis ilmiah yang licik dan eksperimen kimia. Hari ini kita dapat memberikan jawaban yang lebih langsung - karena hari ini kita dapat
"melihat" molekulnya . Kami melihatnya melalui mikroskop, meskipun mereka bukan tipe klasik yang bisa diletakkan di atas meja dan memeriksanya melalui eyepieces. Ini adalah
mikroskop gaya atom , dan metode penayangannya lebih seperti membaca Braille; tetapi mereka melaksanakan tugas mereka. Mereka memungkinkan para ilmuwan untuk mengambil foto material, memeriksa struktur mereka secara rinci, membenarkan prediksi sebelumnya yang dibuat pada akunnya. Mereka bahkan diizinkan
untuk memecahkan teka-teki molekul spesifik
sebelumnya . Metode baru memungkinkan Anda untuk memeriksa secara langsung semua argumen tidak langsung. Kami tidak meragukannya, karena mereka sering kali berhasil digunakan dalam memprediksi hasil reaksi kimia dan dalam pengembangan dan pembuatan bahan baru! Namun demikian, senang mengetahui bahwa diskusi ini tidak abstrak: molekulnya benar-benar ada, dan dengan bantuan teknologi modern kita dapat mendeteksi mereka secara langsung.
Pada artikel selanjutnya, kita akan membahas atom, terbuat dari apa, dan bagaimana molekul dibuat darinya.