Mikrosvět

Okolní svět vnímáme svými smysly, vysvětlujeme svým rozumem, necháváme jej působit na své city a zpětně jej poté ovlivňujeme svoji činností. Je to svět naší každodenní zkušenosti, běžných rozměrů, časových intervalů, rychlostí, energií, výkonů, …

Všichni si dovedeme běžně představit těleso délky (resp. vzdálenost) od milimetru přes centimetry a metry až po kilometry. Dovedeme si představit časové děje, které trvají od sekund přes minuty a hodiny, až po dny a léta. Běžně se pohybujeme rychlostmi jednotek až stovek (maximálně tisíců - např. v letadle) metrů za sekundu.

Velmi těžko si ale představujeme rozměry srovnatelné s rozměry molekul nebo atomů na straně jedné nebo s rozměry galaxií na straně druhé. Těžko si představíme časové intervaly v řádech milisekund (záblesky některých vesmírných objektů) nebo několik miliard let (doba existence vesmíru). Nesnadno si též představíme pohyb objektů, které se pohybují rychlostí o velikosti rovné několika desítkám procent velikosti rychlosti světla.

A právě řadou z těchto extrémů se zabývá fyzika mikrosvěta.

Přestože se stále rozsah našich (lidských i technických) možností zvětšuje, stále žijeme a pohybujeme se ve světě, o němž máme poměrně dobré představy. Jedná se o makrosvět, pro nějž platí zákony klasické fyziky. Schématicky je vztah klasické fyziky (fyziky makrosvěta), fyziky mikrosvěta a teorie relativity zobrazen na obr. 1, na kterém h značí Planckovu konstantu a c velikost rychlosti světla ve vakuu.

Obr. 1

Vědecké poznání ale proniká stále dále - nejen do dalekých hlubin vesmíru, ale i hlouběji do mikrosvěta, za hranice pozorovatelné a poznatelné našimi smysly. Jedná se o děje v oblastech s typickými rozměry , které probíhají v krátkých časových intervalech trvajících např. až jen . Kdybychom dokázali sledovat tyto děje, nemohli bychom je stejně popsat na základě našich každodenních zkušeností, na základě klasické fyziky. Setkali bychom se zde totiž s neznámými a překvapujícími jevy, které zdánlivě odporují „zdravému selskému rozumu“.

Mikrosvět tedy není náš zmenšený svět, ale je to svět zcela jiný, nezvyklý a není možné ho popsat názornými modely našeho makrosvěta.

Jeho zákonitosti popisuje kvantová fyzika, která se zrodila ve dvacátých letech dvacátého století.

Ačkoliv i ve fyzice mikrosvěta se využívá řada analogií, modelů a zjednodušení, je nutné si uvědomit, že fyzikální popis je v řadě případů založen na zákonech a principech, které nemají v makrosvětě analogii (princip nerozlišitelnosti částic, Heisenbergovy relace neurčitosti, …).

Procesy v mikrosvětě jsou ale důležité pro fungování makrosvěta:

1. vznikají v něm biologické struktury a chemické sloučeniny nutné pro život

2. vzniká zde záření, pomocí něhož je možné dokonce pochopit vznik a vývoj vesmíru

3. na základě kvantové fyziky, jaderné fyziky a částicové fyziky můžeme vytvářet nové druhy látek (léky, oleje, …), konstruovat tranzistory, lasery, jaderné reaktory, …

Mikrosvět sice není dostupný našim smyslům přímo a je odlišný od našeho makrosvěta, přesto je s ním ale nerozlučně spjat a je nezbytně nutné znát jeho zákonitosti.