1.3. FÜÜSIKA TUNNETUSPIIRID

Nähtavushorisont

Füüsik saab looduse kohta teavet vaatluse teel. Kõige lihtsam on vaadelda objekte, mis asuvad meie vahetus ünbruses ja meiega umbes sama suured. Selliseid tajume kõige kergemini. Meist suuremaid ja väiksemaid suudame teatud piirini samuti vaadelda, kuid see on juba keerulisem.

Ette tulevad piirid on tingitud nii meeleeluldite kui teadvuse võimekusest. Näiteks ei suuda me palja silmaga uurida pisikeste tolmukübemete ega kaugete planeetide pinda. Kaugusi, mida ise läbida suudame, kujutame hästi ette. Tajume sisemas, kui palju on maratonijooks pikem 100 meetri sprindist, kuid kaugusi Kuu ja Päikeseni võrrelda ei suuda. Võime küll vastavad arvud teatmikust leida ja arvutada, palju üks teisest suurem on, kuid nende erinevust ette kujutada ei oska.

Vaatame enda ümber ringi. Asume toas, mis on meist mitu korda suurem. See ruum on osa veel suuremast majast. Majast suurem on linn, sellest omakorda riik. Kui niiviisi ruumis järjest suuremaid objekte nimetada, jõuame varem või hiljem piirini, kus me enam ei oska veel suuremat välja pakkuda. Jõuame ruumilise teadmise ülemise piirini. Vaatleja teadmiste piiri, millest suuremaid ruumiosi ei suudeta teadulikult kirjeldada, nimetatakse välimiseks nähtavushorisondiks.

Analoogiliselt jõuab piir ette ka siis, kui küsime endalt, et mis on need veel väiksemad asjad, millest uuritav asi koosneb. Piiri, millest väiksemaid objekte me uurida ei suuda, nimetatakse sisemiseks nähtavushorisondiks.

Loodust vaatlev inimene asub keskel, nähtavushorisontide vahel.  Nii sisemise kui välimise nähtavushorisondi kaugus meist sõltub teadmisest ning abivahenditest. Teaduse ja tehnika arenedes avardub ka tunnetatav maailm. Näiteks enne mikroskoobi leiutamist ei osanud keegi ette kujutadagi, et on olemas veepiisas elutsevad tolmukübemest palju pisemad mikroobid. Tänu erinevatele teleskoopidele avastatakse üha kaugemaid kosmilisi objekte.

Tänapäeva füüsika poolt uuritav maailm jääb ruumiliselt vahemikku 10 – 21 m ... 1025 m.

Erinevalt teistest loodusteadustest on just füüsika see, mille ülesandeks on nähtavushorisonte edasi nihutada ning tunnetatavat maailma avardada.

Looduse struktuuritasemed

Seda osa loodusest, mille objektid on inimesele tajutavad ja tunnetatavad ilma keeruliste tehniliste lisavahenditeta, nimetatakse makromaailmaks (μάκρος — kreeka k. kaugel). Makromaailma moodustavad kehad, mis ei erine mõõtmetelt inimesest enam kui miljon korda. Kui inimese mõõtmed on samas suurusjärgus 1 meetriga, siis makromaailma alumiseks piiriks on tinglikult võetud miljondik meetrit ehk mikromeeter 1 µm (rakkude osad) ja ülemiseks piiriks miljon meetrit ehk megameeter 1 Mm = 1000 km (riigid maakaardil).

Ühest mikromeetrist väiksemad on molekulid, aatomid ja nende koostisosakesed ning muud väikesed füüsikalised objektid, mis kokku moodustavad mikromaailma (μικρός — kreeka k. väike).

Kosmiliste objektide, Maakera nende hulgas, mõõtmed ja vahekaugused ületavad ühe megameetri ning moodustavad füüsika mõttes megamaailma (μέγας — kreeka k. suur).

Makro-, mikro- ja megamaailmad erinevad oma objektide omaduste ja käitumise poolest suurel määral. Seepärast uurivad neid füüsika erinevad harud. Füüsikalise maailma struktuuritasemed  võib esitada järgmise skeemina (l  tähistab uuritavate objektide mõõtmeid):

MEGAMAAILM ( l > 1 Mm)
MAKROMAAILM (1 µm < l < 1 Mm)
MIKROMAAILM ( l < 1 µm)

Piltlikult kirjeldab mikro-, makro- ja megamaailma järgmine joonis



Järgnevalt on ära toodud näiteid erineva suurusega objektidest. Neid ei pea loomulikult peast teadma, kuid looduse struktuuritasemete skeemi kirjeldamisel peaks oskama mikro-, makro- ja megakehadest mõnda näidet tuua.

MEGAMAAILM
1025 m — tehniline piir (teleskoopide vaatlusulatus)
1024 m — galaktikaparvede vahekaugus
1023 m — Kohalik Galaktikagrupp (30 galaktikat)
1022 m — lähimat 14 galaktikat mahutav piirkond
1021 m — Linnutee galaktika läbimõõt
1020 m — Suure Magalhãesi Pilve läbimõõt
1019 m — Kaugus lähima neutrontäheni
1018 m — Kerastäheparve M54 läbimõõt
1017 m — kaugus lähima täheni (α Centauri)
1016 m — 1 valgusaasta
1015 m — Oorti pilve läbimõõt
1014 m — väiksem planetaarne udukogu
1013 m — Päikesesüsteemi läbimõõt
1012 m — Jupiteri kaugus Päikesest
1011 m — punase ülihiidtähe Antares läbimõõt
1010 m — kaugus Maast Päikeseni
10 9 m — Päikese läbimõõt
10 8 m — Jupiteri läbimõõt
10 7 m — Maa läbimõõt 		MIKROMAAILM
10 – 7 m — suur molekul
10 – 8 m — viirus
10 – 9 m — mikroprotsessori väikseim element
10 – 10 m — aatom
10 – 11 m — röntgenkiirguse lainepikkus
10 – 12 m — gammakiirguse lainepikkus
10 – 13 m — tühi ruum aatomituuma ümber
10 – 14 m — aatomituum
10 – 15 m — prooton ja neutron
10 – 16 m — mesonid
10 – 17 m
10 – 18 m — elektronid ja kvargid
10 – 19 m
10 – 20 m — tehniline piir (kiirendite tegevusulatus)
MAKROMAAILM
10 6 m = 1 Mm — India
10 5 m — Eestimaa
10 4 m — suurlinn
10 3 m — küla
10 2 m — spordiväljak
10 1 m — suvila
10 0 = 1 m — Inimene
10 0 = 1 m — Inimene
10 – 1 m — apelsin
10 – 2 m — liblikas
10 – 3 m — suhkrutera
10 – 4 m — juuksekarva läbimõõt
10 – 5 m — vere valgelible
10 – 6 m = 1 μm — rakuseina paksus

Film suurtest ja väikestest asjadest

Järgnev film annab ülevaate maksimaalselt kui kaugeid ja minimaalselt kui pisikesi objekte on tänapäeva füüsika suuteline uurima ja kirjeldama.


Kui video mängima ei hakka, võib proovida järgmist linki.

< Tagasi     Sisukord      Edasi >