Spørgsmål:
26. august 2025
Hvordan ved atomer, hvilke andre atomer de skal finde sammen med?
Spørgsmål:
I et andet spørgsmål jeg har læst i brevkassen, spørger Gitte Frederiksen "Om atomer er udødelige?" Og ja, det er de, idet de i princippet genanvendes i nye sammenhænge, men hvordan?
En levende organisme (f.eks. et menneske eller et dyr) der dør, nedbrydes og dets atomer indgår så i nye sammenhænge.
Men for at noget nyt skal opstå, kan disse organiske *byggeklodser" jo ikke blot være "dumme" komponenter, men må have indlejret en form for bevidsthed, instinkt, noget arveligt i sig. Akkurat ligesom at en pose LEGO-klodser jo heller ikke samler sig selv til nye modeller, men kræver et levende menneske med en bevidsthed.
Findes der en "software", som fortæller det enkelte frie atom, hvilke andre frigjorte atomer, det skal søge sammen med? En sådan kodning gætter jeg på findes i DNA-strenge/arveanlæg, der videregives ved forplantning, men når et individ dør, "opløses" DNA'en vel normalt også til atomer?
Findes der en form for udødelig "bevidsthed", eller kræver genanvendelsen af atomer, at en levende organisme optager dem i sig? F.eks. gennem indånding, som føde eller væske ... Kan man måske ligefrem tale om en kosmisk bevidsthed, en "Gud", en global "software", der sørger for at genanvendelsen finder sted?
Mange venlige hilsener
Henrik
Svar:
Hej Henrik,
Det software, du snakker om, kalder vi "kemi".
Kemiske bindinger
Atomer er omgivet af elektroner i forskellige energitilstande. Et enkelt atom svævende rundt i rummet vil "helst" have lige så mange negative elektroner som det har positive protoner i kernen. Hvis det "mangler" en elektron er dets nettoladning positiv, og derfor vil det tiltrække negative ladninger.
Men selv neutrale atomer kan være utilfredse.
Elektronerne fordeler sig i forskelligt formede "sandsynligheds-skyer" omkring atomkernen, med forskellige energier. Disse skyer er defineret præcist ved en matematisk form kaldet "orbitaler".
Generelt vil atomet gerne have en så lav energitilstand som muligt. Årsagen er, at hvis atomet kan overgå fra en energitilstand med høj energi til en energitilstand med lavere energi, så gør det det før eller siden.
Men orbitalerne har mulighed for at huse et forskelligt antal elektroner, og når du har flere elektroner kan det godt være, at den laveste energitilstand ikke findes ved at fylde alle orbitalerne helt op. Det kan betyde, at nogle af orbitalerne "mangler" elektroner, selvom atomet sådan set har dem tilgængeligt. For andre atomer kan det betyde, at det ligesom har nogle elektroner i overskud.
Resultatet er, at visse atomer har en tendens til at prøve at finde visse andre atomer, som har dét de mangler, eller mangler dét de har.
Og her har du din kodning. Det betyder f.eks., at hvis et hydrogenatom møder et heliumatom, så er de mere eller mindre ligeglade med hinanden, men møder det et kulstofatom, siger det "Hep, dig vil jeg gerne hænge ud med resten af mit liv, sammen med tre af mine hydrogenvenner".
Og så har du pludselig fået dig et metanmolekyle, CH₄.
Øverst ses tre forskellige atomer; brint (eller hydrogen), kulstof og ilt (eller oxygen). Elektronernes lavest energitilstand, grundtilstanden, kan indeholde højst to elektroner, mens den næstlaveste kan indeholde op til otte. Fordi kulstof og oxygen har hhv. 6 og 8 protoner, har de også helst hhv. 6 og 8 elektroner, hvilket giver hhv. 4 og 6 i den ydre "skal". Disse atomer danner derfor med glæde en kemisk binding med et andet atom, som kan donere elektroner, f.eks. hydrogen, som derved kan få fyldt sin inderste skal ud. Alle er glade, og derfor danner visse atomer kemiske bindinger med andre atomer. Illustration: Peter Laursen.
Nedbrydning af molekyler
Hvis en DNA-streng opløses, f.eks. vha. enzymer, bliver det først til nukleotider, som foruden sukker og fosfat består af de nukleobaser, vi kalder A, C, G og T. Disse halvstore molekyler består af kulstof, hydrogen, nitrogen og oxygen i forskellige forhold. Når de nedbrydes, sker det normalt ikke til atomart niveau (med mindre du ligefrem bliver sprængt til atomer), men typisk til mindre molekyler som f.eks. CO₂ (kuldioxid), H₂O (vand), og NH₃ (ammoniak) og N₂ (kvælstof).
Molekyler har det lidt på samme måde som atomer — de har nogle præferencer for andre molekyler. Alt sammen efter princippet "Hvad er energetisk favorabelt?", og sådan opbygger du efterhånden både uorganisk og organisk materiale.
Atomerne og molekylerne har altså ikke en hukommelse om, hvad de foretog sig tidligere, men simpelt en iboende kemisk tendens til at genskabe det samme. Men fordi der er mange muligheder for kemiske bindinger, ikke bare én per atom, kan det sagtens være, at dét C-atom, der spenderede en årrække som en del af din forfaders binyre, senere bliver til barken på et birketræ, for efterfølgende at blive en del af atmosfæren, blive optaget i havet, og endelig hjælpe til med at opbygge en grønalge.
Hvad der i sidste ende kan få noget af dette materiale til blot at ligge stille hen i æoner, mens andet materiale giver sig til at filosofere over sin egen væren, ved vi ikke, så her er du fri til at proppe en gud eller en kosmisk bevidsthed ind.
Bedste hilsener,
Peter Laursen, astrofysiker og videnskabsformidler,
Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institutet.
