Nguyên Tử: Hạt Nhỏ Của Vật Chất, Nguồn Sống Của Vũ Trụ Thế kỷ 20 có thể được coi là thời đại nguyên tử.
Thế kỷ 20 có thể được coi là thời đại nguyên tử. Quan niệm về nguyên tử ở Tây phương đã bắt đầu có từ gần 2.500 năm nay. Triết gia Hy Lạp, ông Democrite (sinh năm 400 TCN), đã quan niệm rằng vật chất do những mảnh nhỏ hợp thành, và những mảnh nhỏ này không thể cắt ra thành những mảnh nhỏ hơn được nữa, vì vậy người ta gọi chúng là nguyên tử, "nguyên" nghĩa là nguyên vẹn.
Tuy nhiên, quan điểm này chỉ do trực giác mà ra, chứ chưa có tính khoa học, vì nó không dựa vào một bằng chứng cụ thể nào cả. Bởi vậy, quan niệm nguyên tử của người Hy Lạp là một thứ triết lý, cũng giống như triết lý về âm-dương, ngũ hành của người Trung Hoa. Phải đợi đến thế kỷ 19, nhà hóa học người Anh, ông Dalton, năm 1802 mới tìm ra những định luật diễn tả chất đơn phản ứng với nhau để tạo ra những chất kép. Lúc đó, chúng ta mới có một quan niệm rõ rệt về nguyên tử (atoms) và về phân tử (molecules).
Nguyên tử là những mảnh nhỏ nhất làm ra một chất đơn. Phân tử là những mảnh nhỏ nhất làm ra một chất kép. Thí dụ, Sắt (Fe), Đồng (Cu), Kẽm (Zn), Chì (Pb)… là những chất đơn. Các mảnh nhỏ làm ra sắt được gọi là nguyên tử sắt.
Khi sắt bị gỉ (xét), các nguyên tử của sắt phản ứng với các nguyên tử Oxy để tạo ra những mảnh nhỏ (phân tử) của chất gỉ sắt. Những phân tử này chứa cả nguyên tử của sắt và oxy, cả hai phối trộn theo một tỷ lệ nhất định (thí dụ, 2 nguyên tử sắt, 3 nguyên tử oxy). Trong trường hợp này, 5 nguyên tử (2 sắt, 3 oxy) kết chặt với nhau làm thành phân tử gỉ sắt mà khoa học gọi là "Ôxít Sắt" (Fe₂O₃).
Trong thiên nhiên, từ Trái Đất cho đến các hành tinh, các ngôi sao hoặc dải Ngân Hà, hoặc ở trong hệ thống thiên hà rải rác khắp vũ trụ bao la, tất cả chỉ có 92 chất đơn mà thôi. Nhưng 92 chất đơn ấy đã kết hợp với nhau qua các phản ứng hóa học, cho dù đơn giản hay vô cùng phức tạp, đã tạo ra hàng triệu các chất kép, kể cả các chất thiên nhiên (nước, đá, vôi, cơ thể sinh vật…) hay nhân tạo (các tân dược, các chất nhựa…), thật là nhiều vô số kể, có thể đến ngày nay con người vẫn còn chưa khám phá hết.
Trong khoa học hiện tại, người ta thừa nhận nguyên tử là vật cụ thể, tuy rằng chúng ta không nhìn thấy bởi vì chúng cực kỳ bé nhỏ, chưa có kính hiển vi nào giúp ta có thể nhìn thấy nó cả, mặc dù khoa học đã chế tạo kính hiển vi điện tử có thể phóng đại lên đến mấy trăm ngàn lần.
Sở dĩ nguyên tử được coi là vật cụ thể là vì người ta đã đếm được nó, cân đo được nó bằng rất nhiều phương pháp khác nhau. Và chưa dừng lại ở đó, người ta có thể phá vỡ được nó để lấy ra thứ gọi là hạt nhân, chúng mang một nguồn năng lượng ghê gớm, có một sức mạnh khủng khiếp (bom nguyên tử) và được sử dụng vào Thế chiến thứ II, đã để lại thảm họa lớn nhất trong lịch sử nhân loại.
Nhưng con người cũng sử dụng nó để lấy sức nóng phát điện, làm nhiên liệu cho các động cơ, thiết bị hoạt động. Đó là những công việc mang lại ích lợi và kiến tạo một thời đại văn minh mới. Tuy nhiên, sự biến đổi bề mặt Trái Đất và đời sống con người mà người ta thực hiện bằng lửa sẽ không thấm vào đâu, nếu so sánh với sự biến đổi bề mặt Trái Đất và đời sống con người trong tương lai, khi con người làm chủ được nguồn năng lượng khủng khiếp chứa trong hạt nguyên tử.
Để các bạn dễ hình dung, tôi xin lấy một ví dụ: 1 lít xăng chạy xe ô tô khi đi vào động cơ đốt cháy sẽ sản sinh ra trung bình xấp xỉ 32,04 triệu Joules, nhưng nếu chỉ cần khoảng 0,39 mg Uranium đồng vị 235 là đủ để tạo ra 32,04 triệu Joules, tương đương với 1 lít xăng khi đốt cháy.
Nói cách khác, năng lượng của Uranium đồng vị 235 mạnh gấp khoảng 2,56 triệu lần so với 1 lít xăng. Cũng vì vậy, mà người ta đang đặt rất nhiều hy vọng vào tương lai nhân loại, từ các nhà máy cung cấp điện cho đến các thiết bị điện tử vi mô với thời gian hoạt động kéo dài cực lâu.
Câu Hỏi Suy TưNếu như nguyên tử là nền tảng của vạn vật, liệu có giới hạn nào trong việc khám phá và kiểm soát năng lượng của nó không?Việc con người có thể giải phóng năng lượng khổng lồ từ nguyên tử đặt ra câu hỏi gì về trách nhiệm đạo đức trong khoa học?Liệu một ngày nào đó, con người có thể khai thác năng lượng từ nguyên tử mà không để lại hậu quả tiêu cực như bom nguyên tử hay thảm họa hạt nhân?Nếu năng lượng nguyên tử có thể thay thế hoàn toàn các nguồn năng lượng khác, liệu xã hội có trở nên phụ thuộc quá mức vào nó không?Khi khoa học ngày càng tiến xa hơn trong việc kiểm soát nguyên tử, liệu chúng ta có thể chạm tới một ngưỡng giới hạn của tự nhiên mà không thể vượt qua?
Cr: Petrus Duy