Fahamu haya katika chembe ya atom

Mbingu:

Pamoja na wanasayansi kufanya jitihada kubwa za kitafiti kubaini ukubwa wake, mapana na umbali wake, ukubwa wa umbile la mbingu umepindukia uelewa wa Mwanaadamu licha ya kipawa kikubwa alichonacho cha akili yenye uwezo wa kutambua kila kitu. Mbingu hii na vilivyomo ndani yake vimetoka wapi? Vinaelekea wapi? Mwisho wake wapi? Na jinsi gani inavyofuata mtandao maalumu na wa pekee wa kutii sheria za kisayansi ambazo hazijulikani zilivyoanza?
Kwa wanasayansi wazuri wanaotumia vipimo na mahesabu yenye uhakika ya maumbile ya mbingu na sayari zake, ni rahisi kwao kuliweka bayana suala hili kwa watu wenye kufikiri na kutafakari vizuri. Katika Qur’an tunaambiwa:

Katika kuumbwa mbingu na ardhi na mfuwatano wa usiku na mchana, ziko hoja (za kuonesha kuwapo Mwenyezi Mungu mmoja) kwa wenye akili. [Imran: 190).

Kwa wanasayansi wanaoukana ukweli wa kuumbwa kwa mbingu na yaliyo baina yake wanapata taabu sana kujibu maswali magumu yanayojitokeza baada ya tafiti na ugunduzi mwingi wa kisayansi.

Kuumbwa kwa ulimwengu

Kwa karne nyingi sana, watu wametafuta jibu la swali “jinsi gani ulimwengu ulivyotokea”. Maelfu ya mifano ya ulimwengu ilipendekezwa na maelfu ya maelezo yametolewa katika historia yote ya dunia. Hata hivyo, katika kutafakari maelezo hayo, yote yanajiweka katika mifano miwili. Moja ya mifano hiyo ni ule unaodai kuwa ulimwengu ni mrefu hauna mwanzo wala mwisho, maelezo ya mfano huu hayana msimamo wa kisayansi. Pili, ni yale yanayodai kwamba ulimwengu umeumbwa kutokana na Ombwe tupu, ambapo sasa hivi maelezo hayo yanatambuliwa na jumuiya ya wanasayansi kama "The Standard Model". Mfano wa kwanza, ambao umekana kuwa Ulimwengu haukuumbwa, unatetea madai ya kuwa ulimwengu umekuwapo kwa muda mrefu usio na mwanzo na utaendelea kuwa katika hali hiyo bila ya mwisho. Falsafa hii iliibuliwa na imeendelezwa tokea zama za Wagiriki wa kale kisha ikapokelewa na wanafalsafa wengi waliofuatia. Wengi waliipenyeza falsafa hii na kuonekana kama ni mtazamo wa kisayansi. Kutokana na mfano huu wa chanzo na mwisho wa dunia usiokwisha, katika nusu ya kwanza ya karne ya ishirini zikaibuka nadharia sanjari ya hii kuwa ulimwengu haukuumbwa kutoka kwenye chochote na hivyo hauwezi kwisha. Hatimaye wanasayansi wa mwanzo wakaja na nadharia kuwa ulimwengu ulikuwa na mwanzo - kutoka kisicho chochote na kwamba maelezo ya kukataa kuwapo mwanzo yalilenga kufuta "hisia" za kidini kwamba kuna aliyeviumba ambaye ni Mwenyezi Mungu.
Haraka, baada ya hapo wanasayansi wakaja na nadharia nyengine yenye kuonesha kuwa ulimwengu ulitokana na mlipuko unaojulikana kama "Big Bang". Kutoka kwenye kisichokuwepo kuja kwenye kilichopo maana yake ni kuwa “Mwenyezi Mungu (s.w) ameumba ulimwengu mzima”. Mwingereza mmoja “Sir Fred Hoyle” ambaye ni mwanachuoni wa mambo ya nyota alisumbuliwa sana na ukweli huu. Yeye Hoyle alikubali kwamba ulimwengu ni mkubwa kupindukia ukiwa hauna mwanzo wala mwisho. Kwamba kwa mfano huu, jinsi ulimwengu ulivyokuwa ukipanuka, ulianza kujikusanya haraka haraka katika mkusanyiko mkubwa. Nadharia hii, ambayo ilitokana na misingi isiyokubalika, iliendelea kuonesha kuwa mawazo ya kuwepo kwa ulimwengu mpana usiokuwa na mwanzo au mwisho yalipingana na yale ya “Big Bang” ambayo yalikubaliana sana na mitazamo ya kisayansi.

Kutanuka kwa ulimwengu na nadharia ya Big Bang

Katika karne ya 20, elimu ya nadharia ya nyota ilipanuka. Mwanafikizia wa Kirusi, Alexandre Friedmann, katika mwaka wa 1922 aligundua kuwa ulimwengu haukuwa na muundo uliotulia. Kutoka kwenye nadharia ya Eisntein ya "uwiano (ukadiriano) wa vipimo vya mwendo, nafasi na wakati (relativity), Friedmann alikokotoa mahesabu mpaka zile nguvu ndogo kabisa zinazoonesha kutanuka au kusinyaa kwa ulimwengu. Georges Lemaitre, mmoja wa wananyota mashuhuri wa Belgium, alikuwa wa kwanza kutambua umuhimu wa mahesabu hayo. Hiyo ikamfanya ahitimishe kwamba ulimwengu ulikuwa na mwanzo na umekuwa ukitanuka siku hadi siku. Kuna nadharia muhimu sana iliyotolewa na Lemaitre: Kwamba kuna Miyonzi ya nyongeza iliyobaki kutoka kwenye Big Bang. Ulimwengu haukutokana na chochote ila kwa Big Bang. Ulimwengu madhubuti pamoja na sayari zake na mizunguko yake, unatokana na mitawanyiko ya chembe chembe (all particles) na nguvu (Forces) ambayo ilijiweka katika mpango maalumu wenye kukubalika (order), kuanzia pale palipotokea mlipuko mkubwa (Big explosion). Lemaitre alijiamini kwa maelezo haya kuwa yalikuwa kweli ingawa hayakuungwa mkono sana kutoka kwenye jumuiya ya wanasayansi. Baadaye maelezo ya kutanuka kwa ulimwengu yalipata nguvu. Mwananyota mmoja wa Kimarekani Edwin Hubble aligundua kwa kutumia kiona mbali chake kwamba nyota zinatoa rangi "nyekundu" iliyo pembeni kutegemea na umbali wake.
Kwa maelezo hayo alitumia mlima uitwao "Mount Wilson Observatory" - California kutazamia sayari. Ugunduzi uliopatikana kutoka kwa Hubble ulitegemea sana sheria za maumbile za kifizikia na kwamba "spectra" ya mwanga uliomfikia katika sehemu yake ya kuangalia, ilielekea kwenye rangi ya semawati (Violet), na ile iliyoelekea mbali kutoka sehemu hiyo ya utafiti ilikuwa nyekundu. Hii ilionesha maumbile ya angani yalikuwa yanakwenda kasi mbali ya sayari ya dunia. Uchunguzi zaidi ulionesha nyota na sayari zilikuwa hazishindani na dunia tu bali zikishindana miongoni mwao. Mienendo hii ilionesha kwa mara nyingine kuwa ulimwengu mzima unazunguka na kutanuka mithili ya puto lijaalo upepo. Maelezo mengi yalitafutwa yakiwemo yale yaliyoitwa "Doppler Shift". Wanasayansi kama vile Einstein walitatizwa sana na maelezo ya Hubble ambayo yalionesha kuwa ulimwengu uliumbika. Maelezo ambayo kwa kweli yalimfanya hata Einstein ausimamie ukweli kuwa ulimwengu ulikuwa na mwanzo. Utafiti uliofuatilia upanuzi wa ulimwengu ulileta msisimko tafauti kabisa. Wanayansi waliibuka na mfano wa ulimwengu ambao ulikuwa ukisinyaa mpaka kufikia hali ya kitu kidogo sana kama ncha ya kalamu (kwa maelezo ya Lemaitre). Hitimisho la mfano huu ni kuwa "ncha ile ya kalamu" ilikuwa haina ujazo sababu ya nguvu kubwa ya uvutano wa dunia. Ulimwengu wetu huu ulitokana na mlipuko wa "ncha hii ya kalamu" ya ulimwengu usiokuwa na ujazo. Mlipuko huu ndio ule unaoitwa "Big Bang".

Ushahidi wa Mlipuko Mkuu

Pale ulipodhihirika ukweli wa chanzo cha ulimwengu kuwa ni mlipuko mkubwa palikuwa kichocheo cha wanaanga na wanafizikia kufanya utafiti zaidi. Bwana mmoja aitwaye George Gamow alieleza kuwa iwapo ulimwengu ulitokana na mlipuko basi ni dhahiri kwamba yatakuwepo mabaki ya mionzi baada ya hapo na utakuwa katika mtawanyiko uliosawa kwa ulimwengu mzima. Mwaka 1965, watafiti wawili Arno Penzias na Robert Wilson walikumbana na aina ya mionzi waliyoiita “Cosmic radiation”. Ilikuwa siyo kama mionzi ya kawaida kwani ilitawanyika kwa kiwango sawa kila mahali ulimwenguni. Haya yalifahamika kuwa ni mabaki ya mlipuko wa Big Bang na masafa ya mionzi hiyo yalikuwa sawa na yale ambayo wanasayansi walikuwa wakiyataraji. Penzias na Wilson wakapata nishani ya Nobel kwa ugunduzi huu. Iliwachukua dakika nane tu George Smoot na timu yake ya NASA kuthibitisha viwango vya mionzi hiyo kama ilivyoelezwa na Penzias na Wilson (shukrani kwa kituo cha COBE). Huu ulikuwa ushindi kwa nadharia ya Big Bang. Vyombo vilivyotumika vilithibitisha kuwepo kiwango kikubwa cha joto na mabaki ya Big Bang. Uthibitisho mwingine ni mabaki ya gesi ya Haidrojeni na Helium katika ulimwengu. Mabaki haya yalioana vizuri na mahesabu yale yaliyotarajiwa baada ya mlipuko wa Big Bang.

Allah (s.w.) ameumba ulimwengu pasipo chochote

Kutokana na ushahidi mwingi kutoka kwa wanasayansi, maelezo ya tasnifu (Thesis) juu ya “ulimwengu usio na mwisho” yakatupwa kwenye kapu la historia ya mawazo ya kisayansi. Hata hivyo swali muhimu lililojitokeza ni kuwa ni kitu gani kilichokuwepo kabla ya Big Bang? Nguvu gani iliyosababisha mlipuko huo mkubwa ambao ulitengeneza ulimwengu ambao haukuwapo?
Kuna jibu moja tu kwa swali hilo, kilichokuwepo kabla ya mlipuko wa Big Bang. Ni yule Mwenye Nguvu, Mwenye uwezo, aliyeumba dunia na vilivyomo katika mpangilio mahsusi, Allah (s.w). Wanasayansi wengi, wawe waumini au vinginevyo, wanalazimika kukubali ukweli huu. Mwanafalsafa mmoja katika wanaokana uumbaji “Anthony Flew” alisema:

“Ni vizuri kukiri rohoni ingawa ni kuchungu. Kwa hivyo naanza kukiri kuwa wanaomkana Mungu wanadhalilishwa na makubaliano haya ya muda ya nadharia ya anga. Kwani inaonekana wanaanga wanatoa ushahidi wa kisayansi ambao ‘Mtakatifu Thomas’ alikubali kuwa hauwezi kupatiwa ushahidi wa kifalsafa, kwa kuwa ulimwengu ulikuwa na mwanzo. Iwapo ulimwengu unaweza ukafikiriwa kuwa siyo tu hauna mwisho bali hauna mwanzo, inabaki wazi kuwa kuwapo kwake na vilivyomo ndiyo maelezo halisi. Ijapokuwa inaonekana ukweli lakini si rahisi kukubaliana moja kwa moja kwa sura ya hadith za Big Bang”.

Kuna watu kama mwanafizikia Mwingereza H.P. Lipson wanaokiri kuwa wanalazimika kukubaliana na nadharia ya Big Bang watake, wasitake:

Kama maada hai husababishwa na migongano ya atomu, nguvu za asili, jinsi gani itakavyokuwa? Nafikiri, lazima tukubali kuwa maelezo ya kukubalika ni kuwa kuna Muumba.

Najua haipendezi kusema hivyo kwa wanafizikia, na hivyo hivyo kwangu mwenyewe lakini tusikatae kusema hivyo iwapo majaribio ya kisayansi yanaonesha hivyo.

Kwa kujumuisha, sayansi imeonesha hivyo watake wasitake wasiomkubali Mungu itawalazimu kukubali. Maada na muda umeumbwa na Muumba Mwenye Nguvu ambaye ameumba ardhi, mbingu na vilivyomo kati yake: Allah (s.w) muweza.

Ni Allah (s.w.) aliyeumba mbingu sana na dunia katika idadi sawa, akaiamrisha zote, ili mfahamu kuwa Allah (s.w) ana nguvu kwa kila kitu na ni Allah (s.w.) ameishikilia vyote kwa elimu yake. (Surat at-Talaq: 12)

Dalili za Qur’an

Zaidi ya kuuelezea ulimwengu, mlipuko wa Big Bang unatoa mwanya muhimu. Kama tulivyomnukuu Antony Flew hapo awali, sayansi imeonesha kuungwa mkono na maandiko matakatifu kama Qur’an. Ukweli unaotetewa na vyanzo vya dini ni kuwa uumbaji haukutokana na chochote. Hii imeelezwa katika maandiko matukufu ambayo yanamuongoza mwanadamu kwa maelfu ya miaka sasa hivi. Katika maandiko yote matukufu kama Taurati, Injili, Zaburi na Qur’an, imewekwa wazi kuwa ulimwengu na vyote vilivyomo ndani yake haukuumbwa kwa chochote ila Allah (s.w.). Katika Qur’an, kitabu cha Mwenyezi Mungu (s.w.), ambacho kimebaki katika asili yake bila ya kupunguzwa au kuongezwa , kuna aya nyingi zinazohusiana na uumbaji wa ulimwengu kutoka ombwe tupu pamoja na nadharia ambazo hazikubainishwa na binadamu mpaka karne ya 20. Karne kumi na nne baadaye.
Mwenyezi Mungu ameweka wazi kwamba:

“Yeye (Allah) ndiye Muumba wa mbingu na ardhi....” [Surat al-An’am: 101].

Imeoneshwa kwenye Qur’an karne 14 kabla ya ugunduzi wa kisasa wa Big Bang, na ugunduzi unaohusiana na maumbile yenye ujazo mdogo sana:

Je! Hawakuona wale waliokufuru ya kwamba mbingu na ardhi vilikuwa vimeambatana, kisha tukaviambua (tukavipambanua): Na tukafanya kwa maji kila kitu kilicho hai. Basi jee hawaamini? [Surat al-Anbiya: 30].

Kuna uteuzi maalumu wa maneno ya kiarabu yaliyotumika katika aya hii. Neno “ratq”, katika kamusi ya kiarabu hufasiriwa kama “shona” kwa maana ya kuchanganya uzi. linatumika kwa maana ya mchanganyiko wa vitu viwili tafauti ili kufanya kimoja. Neno “tulifumua” ni kitenzi cha “fataqa” kwa Kiarabu na lina maana ya kitu ambacho kinatokana na kuchana au kuharibu umbile la “ratq” lililoachanishwa. Kuchipuwa kwa mmea kutoka ardhini ni moja ya mambo ambayo kitenzi hiki hii hutumika. Tuangalie tena aya ile tukiwa na utambuzi huu akilini. Katika aya, anga na dunia zimekuwa muundo wa ‘ratq’. Zikatenganishwa (fataqa) kwa moja kujitowa kwa mwenzake. Wengine hapa wanazungumzia ‘yai la cosmic’ ambalo hujumuisha maada yote ya ulimwengu kabla ya Big Bang. Kwa maneno mengine dunia na vilivyomo vilijumuishwa katika yai kwa masharti ya ‘ratq’. Yai hili likapasuka - mlipuko mkubwa kuifanya maada kuwa ‘fataq’ na kwa hali hiyo maumbile ya ulimwengu yakatokea. Mada nyingine katika Qur’an ambayo inaweza kufasirika kama kutanuka kwa ulimwengu, iliyogunduliwa katika miaka ya 1920, na Huble ni ile ya kusogea kwa spectre nyekundu, kama ilivyo kwenye Qur’an:

Na mbingu tumezifanya kwa kudra (yetu); na hakika sisi ndio wenye uweza (wa kila kitu)”. [Surat adh-Dhariyat: 47].

Kwa kifupi, ndio ugunduzi wa sayansi ya kileo ambao upo kwenye Qur’an ambayo haiungi mkono nadharia ya uyakinifu. Ulimwengu umeumbwa na Allah (s.w.) na maelezo yake yanapatikana kwenye Qur’an kama ilivyoteremshwa.

Uumbaji wa maada muda baada ya muda

Wanasayansi wamefanya tafiti nyingi ili kuelewa mpangilio wa matukio tangu wakati wa kuumbwa kwa ulimwengu na uwiano wa kanuni za kifizikia katika kila tukio. Ukweli ambao unakubalika na wanasayansi katika fani ya fizikia ni kwamba:
* Wakati ‘0’: Wakati huu maada na muda haukuwepo, na mlipuko ulipotokea tuseme ndio saa ilipoanza na ‘nukta sifuri, dakika = 0 (t=0) katika fizikia. Ili tuelewa na kuelezea nini kilikuwepo kabla ya muda huu, hatuna budi tujue sheria za fizikia zilizokuwepo wakati huo kwani kanuni za fizikia za wakati huu hazihusishi wakati huo. Matukio yanayoelezwa na fizikia yanaanza wakati t=10-43 sekunde, ambacho ni kiwango kidogo sana cha muda hata akili ya binadamu haiwezi kukidiriki. Kitu gani kinaweza kufanyika katika muda mfupi kiasi hiki, hili liko nje ya kipawa cha kufikiri na ufahamu wa mwanaadamu. Wanafizikia wanapata taabu sana kutoa nadharia kueleza kwa ukamilifu matukio ya wakati huo. Sababu hasa ni kuwa wamekosa takwimu za kutosha kufanya mahesabu. Ukubwa wa kanuni za mahesabu na fizikia upo katika mida ya viwango vya mwisho wa hapa. Hii ni kwa wakati kabla ya muda huu na wakati wa mwanzo wa muda huu wa mlipuko. Kila maelezo ambayo yapo katika vipimo vya juu vya uwiano yana ukweli ambao akili ya binadamu na wanafizikia wanapata taabu kuuelewa. Uumbaji huu, ambao umeanza kabla ya muda kuwapo, umefanya muda baada ya muda kuwepo kwa matokeo ya maumbile ya ulimwengu pamoja na kanuni za fizikia. Sasa tuangalie kwenye matukio yaliyotokea katika uhakika wa hali ya juu sana katika muda mfupi sana wa mlipuko. Kama ilivyoelezwa hapo juu, katika fizikia, kila kitu kinaweza kuhesabika kutoka sekunde 10-43 na kuendelea. Nguvu (energy) na muda unaweza ukatafsirika baada ya tukio hili. Wakati huu wa uumbaji, joto lilikuwa kiasi cha 1032K. Ili kulinganisha, joto la jua la 108 na ile ya nyota ambayo ni kubwa kuliko jua ni 1011. Kiwango cha juu cha joto kinachopimika ni kiwango cha bilioni ya nyuzi zinazoonesha jinsi joto lilivyokuwa kubwa sekunde 10-43. * Tunapoendelea mbele zaidi ya kipindi hiki cha 10-43 sekunde, tunafikia mahala ambapo muda ni 10-37 sekunde. Muda baina ya vipindi hivi viwili sio kitu ni kama sekunde moja au mbili. Tunaongelea kiasi cha muda mfupi sana zaidi ya chini ya mabilioni ya sekunde. Joto bado ni kubwa sana kama 1029K. Chembe ndogo kama atomu bado itakuwa haijaumbwa. * Hatua moja zaidi tupo katika sekunde ya 10-2. Hii ni moja ya mia moja ya sekunde. Mpaka sasa joto liko kwenye kiwango cha nyuzi bilioni mia moja. Sasa, wakati huu ule “ulimwengu wa mwanzo” ulikuwa umeanza kutengemaa. Hata hivyo bado chembe chembe kama proton na neutron yenye kuifanya neucleus electron na mwenziwe positron, kwa sababu joto ya mwendo wa ulimwengu wakati huo. Kuanzia muda huu na kuendelea, muda wa kutokea kwa chembe chembe ya sub-atomuic ni muhimu sana. Kila chembe chembe lazima itokee katika muda wake maalum ili sheria ya kifizikia iweze kuelezeka. Ni muhimu sana, ni chembe chembe ipi itokee mwanzo. Ijapo kutatokea hata tafauti ndogo sana katika mtiririko au muda itafanya umbile la ulimwengu kutowezekana. Tuachie hapo na tutafakari kidogo. Mlipuko mkubwa ambao ndiyo nadharia hii ya Big Bang inatoa uthibitisho wa kuwapo kwa Muumba (s.w.) kwa kuonesha kuwa maada inayoifanya ulimwengu haikutokana na chochote. Imeonesha zaidi kuwa matofali ya ujenzi ambayo ni Atomu vile vile yametokea pasipo na chochote chini ya sekunde moja baada ya mlipuko (mpasuko) mkubwa wa Big Bang.

‘Je! Huoni ya kwamba Mwenyezi Mungu kinamsujudia kila kilichomo mbinguni na kilichomo ardhini na jua na mwezi na nyota na milima na miti na wanyama na wengi miongoni mwa watu? Na wengi (pia) imewalazimu adhabu (ya Mwenyezi Mungu). Na ambaye Mwenyezi Mungu amemfedhehesha, basi hakuna atakayempa heshima. Kwa yakini Mwenyezi Mungu hufanya apendavyo. [Surat-Al-Hajj: 18]

Mpangilio na uwiano mkubwa katika chembe chembe hizi ni vizuri utambuliwe. Umbile la ulimwengu lina mpangilio na uwiano huu ambao tutauelezea katika maelezo yanayofuatia baadaye. Ni uwiano huu unaotufanya sisi kuishi katika maisha mazuri na tulivu. Kwa kifupi ni mpango huu uliojitokeza ukiwa na kanuni za kifizikia zisizobadilika zilizojitokeza baada ya mlipuko ambao mara nyingi ungetegemewa kuleta uharibifu na michafuko. Hii inaonesha jinsi kila wakati kufuatia kwa kuumbwa kwa ulimwengu pamoja na mlipuko wa Big Bang, ulikuwa na mpangilio mahsusi.

Sasa, tutazame maendeleo kutoka pale tulipoachia.

Tuje sasa kwenye sekunde ya mwanzo ya mpasuko au mlipuko mkubwa. Uzito (density) wa mass wakati huu ulikuwa mkubwa sana. Kutokana na mahesabu, density ya Mass iliyokuwepo ni bilioni 3.8 kilogram kwa lita. Inaweza ikawa rahisi kuielezea nambari hii kama bilioni ya kilogram za tarakimu, kuionesha kwenye karatasi.
Hata hivyo, inakuwa vigumu kuifikiria nambari hii kwa uhakika. Ingekuwa rahisi kuelezea nambari kama tungechukua ‘mlima Kilimanjaro ukawa na density hii, ungeweza kuimeza Afrika au dunia yote na nguvu za mvutano zilizokuwamo”.
Sura halisi ya wakati huo ni kuwa joto lilipungua kufikia kiwango cha chini. Wakati huo ulimwengu ulikuwa na umri wa kiasi cha sekunde 14, na joto lilikuwa kama nyuzi bilioni tatu na lilikuwa linatanuka katika kiwango cha juu kabisa. Hatua nyingine ni pale muda uliokuwa umemalizika ni sekunde 10-1. Muda huu, kiwango cha joto ilikuwa nyuzi bilioni 30. Wakati ambapo muda ulikuwa sifuri t=0. Wakati huu Neutrons na positrons, chembechembe zilizo katika Atomu zilianza kujitokeza. Neutrons na positron zina miundo maalum ambayo tutaitazama baadaye, ziliumbwa kutoka na kisicho chochote katika muda ambao ni chini ya sekunde. Hii ni hatua ambayo nucleus ya chembe chembe za Atomic, kama vile Haidrojeni na Helium, ilikuwa imeanza kujitengeneza. Zile za proton moja na neutron moja zilipata hali munasibu kwa kuwepo kwake. Chembe chembe hizi mbili ambazo zina mass katika nafasi ya ama kuwepo au kutokuwepo kwa sababu ya nguvu ya uvutano iliyokuwa inapingana na kasi ya kutanuka.
Ni wazi kuwa hali hii inahitaji maendeleo yenye udhibiti wa uhakika na uangalifu mkubwa. Mpasuko mkubwa unatoa nafasi kwa uwiano na mpangilio madhubuti. Protons na Neutrons zimeanza kuja pamoja kufanya tunachokiita Atomu, ambayo ni matofali ya kuundia Maada(matter). Ni kweli kwa ujumla wake haiwezekani kwa chembe chembe hizi kuwa na nguvu ya kufikirika kuweka uwiano sahihi wa kuwepo kwa Maada. Jumla ya dakika 34 na sekunde 40 kupita kuanzia mwanzo, Ulimwengu wetu sasa una umri wa nusu saa. Joto limeshuka katika kiwango kikielezeka
kwa bilioni hadi nyuzi milioni 300. Electrons na positrons ziliendelea kutoa nguvu baada ya migongano. Kwa sasa hivi idadi ya chembe chembe ambayo ilihitajika kuumbika kwa ulimwengu ilikuwa tayari imetosha kwa kutokea kwa ulimwengu na vilivyomo. Muda baada ya matukio haya, joto la ulimwengu lilishuka na kuwa nyuzi bilioni moja hivi. Joto hili ni mara 60 ya joto la katikati ya jua. Baada ya kupita kwa dakika 3 na sekunde 2 baina ya wakati huu na sekunde. Kwa sasa, sub-atomic (chembe chembe) kama vile photos, protons, anti-protons, neutrinos zilikuwa zimekwishajaa ulimwenguni. Uwingi wa chembe chembe hizi zilizotajwa na maingiliano yao ni kitu ambacho ni muhimu sana sana. Kiasi ambacho ikitafautiana kidogo tu kwa kiwango cha chembe chembe hizi basi nguvu iliyo baina yao itadhurika na kuzuia mabadiliko ya nishati (energy) kuwa Maada (Matter).
Tuchukulie mfano wa electrons na positrons: Chembe mbili hizi zinapojumuishwa pamoja, nishati (energy) hutokea. Kwa hivyo, idadi ya chembe chembe hizi ni muhimu sana. Tuseme idadi 10 ya eletrons na 8 ya positrons zimekutana. Kwa hali hii idadi 8 ya 10 ya electrons inaingiliana na 8 ya positrons na kutoa nishati (energy). Na matokeo yake idadi ya 2 ya electron inatolewa. Kwa sababu electron ni moja ya chembe chembe inayofanya Atomu ambayo ni sawa na matofali ya ujenzi wa ulimwengu, inatakiwa ipatikane katika kiwango kinachotakiwa ili ulimwengu uwepo. Kwa mfano huo hapo juu, kama idadi ya positrons itakuwa zaidi ya electrons, basi kutakuwa na mabaki ya positrons badala ya electron kwa sababu ya kutolewa kwa nguvu (energy released), na ulimwengu wenye vitu usingeweza kutokea. Kama idadi ya pasitrons na electrons zingekuwa sawa, basi nguvu (energy) ingekuwepo na kusiwe na chochote kilichobakia kuufanya ulimwengu wa ‘material’.
Pamoja na yote, idadi hii ya ziada ya electrons imepangika katika namna ambayo inakubaliana sawa sawa na idadi ya protons zilizopo ulimwenguni kwa ajili ya muda unaofuatia. Katika Atomu itakayojitokeza baada ya hapa, idadi ya electrons na protons zitakuwa sawa.
Idadi ya chembe chembe hizi zinazojitokeza baada ya mlipuko huu mkubwa wa Big Bang, zimeweza kuhesabiwa kwa uhakika saana, na baadaye kufanya matokeo ya ulimwengu wenye vitu ndani yake.
Profesa Steven Weinberg alipoelezea migongano kati ya chembe chembe hizi alisema:

“Kama ulimwengu katika muda mfupi ulikuwa na idadi sawa ya chembe chembe - (particles na antiparticles), zingeungana wakati joto lilipokuwa linateremka chini ya nyuzi 1000 na isingebakia chochote ila mionzi. Kuna ushahidi mzuri saana dhidi ya uwezekano huu.

Lazima kumekuwepo na electrons za ziada kulinganisha na positrons, vile vile protons kulinganisha na anti-protons, hivyo hivyo neutrons ukilinganisha na antineutrons, ili kuwepo mabaki ambayo yatakinga yaani particles na anti-particles ili kuwezesha kuwepo kwa Maada (Matter) katika ulimwengu huu.

Iwapo kasi ya mlipuko ingepungua, chembe chembe hii ambayo ina mass ndogo sana sana ingeanza migongano. Atomu ya kwanza ya Haidrojeni ingejitokeza kwa kutulizana kwa electron katika njia ya mzunguko wa Proton.

Kufanyika huku kunafanya kuwepo kwa msukumo wa msingi (fundamental force) ambao ni wa kawaida kukumbana nao katika ulimwengu.Bila shaka yoyote, haiwezekani chembe chembe hizi, zenye mpangilio wa ajabu na nyeti sana katika uwiano unaounda maumbile uwe umetokea pasipo aliyeuunda”.

Ukamilifu huu umewafanya watafiti wengi wa somo hili kuwa na hitimisho:

“Ni uumbaji ambao hauna kifani na haulinganishiki na mtu yeyote aliyekuwa mkaguzi wa kazi hii hatua baada ya hatua”.

Kila chembe chembe inayoumbwa baada ya mlipuko ilifanyika katika muda wake maalum, katika nyuzi joto na mwendo maalum.
Inaonekana kama mfumo huu ulikuwa kama saa iliyopangwa katika namna makini zaidi ya akili ya binadamu. Hii ina maana mlipuko wa Bing Bang na umakini wa ulimwengu uliotokea baada yake, ulikuwa umepangwa kabla ya mlipuko na baada yake.
Nani aliyejua, aliyepanga na aliyedhibiti kabla na baada ya ulimwengu kuwepo, si mwingine ila Muumba wa kila kitu.
Mpango huu huonekana sio tu katika Atomu bali na katika vitu mbalimbali katika ulimwengu, vikubwa na vidogo. Chembe chembe hizi ambazo zimekuwa zikikimbiana katika mwendo wa mwanga sio tu zimesababisha kutengenezwa kwa Haidrojeni atomu lakini pia zimesababisha mifumo mingi iliyopo kwenye ulimwengu wa leo, pamoja na atomu, moleckyuli, sayari ikiwa pamoja na jua na mifumo yake, makundi ya nyota, mawimbi, mwanga na radio mbalimbali, na kadhalika.
Ni ujinga uliopindukia kuzungumzia kwamba haya yote yametokea tu kwa bahati nasibu. Mwenyezi Mungu (s.w.) anahusika katika mpango huu madhubuti na usio na mashaka mashaka.
Atomu za aina nyingine zilizojitokeza baada ya ile ya Haidrojeni, ambayo ni maajabu kweli kweli. Mtu anaweza kujiuliza maswali kama vile “Jinsi gani atomu zilivyotokea?” “Kwanini protons na neutrons zote zitengeneze Haidrojeni atomu pekee?” “Kwa namna gani chembe chembe hizi ziamue ni atomus gani zitokee na kwa idadi ipi?” Majibu ya maswali haya yanatuongoza katika hitimisho lile lile - muhusika ni Mwenyezi Mungu (s.w.).
Kanuni za fizikia ambazo zimetokea baada ya Big Bang hazijabadilika kwa takriban miaka bilioni 17 iliyopita. Zaidi ya hayo sheria hizi zinatokana na mahesabu ya uhakika sana ambayo yangekuwa yamekosewa kidogo tu hali ya ulimwengu wa sasa isingekuwepo.
Maneno ya mwanafizikia maarufu Profesa Stephen Hawking kuelezea swali hili kuwa ni mahesabu makini zaidi ya tunavyoweza kufikiria yanasema:

“Kama kiwango cha mtanuko baada ya mlipuko mkubwa - Big Bang kingekuwa kidogo kwa angalau moja kwa mia moja elfu milioni milioni, ulimwengu huu ambao ulikuwa na kupasuka, ungeangamia kabla haujafikia kiwango chake cha sasa.”

Kuelezea haya Mwenyezi Mungu (s.w.) anasema:

“Na amekutiishieni usiku na mchana na jua na mwezi. (Vyote vimeumbwa kwa ajili ya maslaha yenu). Na pia nyota zimetiishwa kwa amri yake. Hakika katika hayo zimo ishara kwa watu wenye akili. (Surat Nahl:12)

Nadharia ya Big Bang ambayo imeegemea mahesabu makali sana inaonesha muda (time), nafasi (space), na maada (matter) hazikujitokeza zenyewe tu, bali zimeumbwa na Muumba (s.w.). Ni kweli kuwa haiwezekani kwa matukio yaliyokwishaelezewa kuwa ni ya kubahatisha.
Ndio maana, wanasayansi wengi kwenye somo hili wanakubali msukumo(force) mkubwa usio na kiwango umekuwepo katika maumbile ya ulimwengu. Mnajimu anayejulikana sana High Ross anamuelezea muumbaji wa ulimwengu kama asiye na mfano:

“Kwa maelezo, muda unatumika kuelezea matukio ya mambo mbalimbali. Hakuna muda, hakuna chanzo wala hakuna kinachotokea. Kama chanzo cha muda ni sambamba na mwanzo wa ulimwengu, kama muda-wa nafasi, nadhariya inasema, chanzo cha ulimwengu lazima iwe ni kitu kinachoendelea katika muda ambao hausiani kabisa na kuwepo kwa kiwango cha muda cha Cosmos... na inatueleza Mwenyezi Mungu (s.w.) hayupo katika ulimwengu huu”.

Nguvu ya msingi katika ulimwengu

Tulitaja kuwa kanuni za Fizikia katika ulimwengu zilijitokeza baada ya ule mlipuko mkubwa wa Big Bang. Sheria hizi zinaegemea hasa kwenye zile ziitwazo “Nguvu nne za Asili au The Foure Fundamental Forces” zinazofahamika sana katika fizikia ya kileo.
Nguvu hizi zimetokea pamoja na kutengenezeka kwa chembe chembe za mwanzo za sub-atomuic katika muda mahsusi kabisa baada ya mlipuko mkubwa wa Big Bang uliofanya mtiririko wote wa yale yanaonekana ulimwenguni.
Atomus zimefanya yanayoonekana na mpangilio maalum kwa haya yanayowezekana tu kwa kuwepo kwa nguvu hizi nne. Nguvu hizi ni ule wa uvutano baina ya Mass iitwayo nguvu ya uvutano - gravitational force, vile vile ile ya electromagnetic forces (sumaku-umeme), strong nuclear force (nguvu kubwa ya nuclear) na weak nuclear force (nguvu nyepesi ya nuclear). Kila moja ina uzito na hali yake tafauti na nyengine.
Nguvu kubwa na nyepesi ya Nuclear zinahusika sana katika shughuli za sub-atomuic. Nguvu mbili zilizobakia ni ile ya uvutano wa vitu na ile ya sumaku-umeme (electromagnetic) ambazo zinaleta mkusanyiko wa atomu kwa maana nyingine Maada. Mpangilio mzuri unaonekana katika ulimwengu ni matokeo ya kuwepo kwa nguvu hizi katika uwiano sawia. Mlingano wa nguvu hizi ni matokeo ambayo yanafurahisha sana. Umbile na sura ya yote yaliyopo kwenye ulimwengu baada ya mpasuko(Big Bang) yanatokana na kuwepo kwa nguvu hizi. Idadi mbalimbali ya nguvu hizi katika units zake za kimataifa ni kama ifuatavyo:
Nguvu imara ya nuklia : 15, Nguvu dhaifu ya nuklia : 7.03 x 10-3, Nguvu ya uvutano : 5.90 x 10-39Nguvu ya sumaku umeme: 3.05 x 10-12.
Nguvu hizi za msingi zinaruhusu yale yote yaliyopo kwenye ulimwengu kujipanga inavyotakiwa. Uwiano kati ya nguvu hizi unaathari kubwa katika chembe chembe zote tulizozungumza.

Nguvu imara ya nuklia

Tumepitia matukio ya kuumbwa kwa atomu wakati mmoja baada ya mwingine, na uwiano makini sana katika maumbile haya. Tumeona kila kitu kinachotuzunguka pamoja na sisi wenyewe tumetokana na atomu na hizi atomu zina chembe chembe ndogo ndogo nyingi sana, na nini hii nguvu inayoweka chembe chembe hizi pamoja ili kufanya Nucleus ya atomu? Nguvu hii inayoweka nucleus katika mkusanyiko wenye nguvu kubwa inaelezewa kama ni kanuni ya kifizikia inayoitwa strong nuclear force.
Nguvu hii inahakikisha chembe chembe za protons na neutrons kwenye sehemu ya kati ya atomu inayoitwa nucleus, zinakuwa pamoja bila ya kutengana. Hivi ndivyo jinsi ya nucleus ya atomu inavyokuwepo. Nguvu hii ni kubwa kiasi ambacho inaifanya proton na neutron katika nucleus kukamatana barabara kabisa. Hii ndio sababu chembe ndogo yenye nguvu hii hujulikana kama glon kwa maana ya neno iliyogundishwa pamoja na nguvu kubwa sana na kwa uangalifu usio na kifani. Mpangilio wa nguvu hii unaiwezesha proton na neutron kuwa katika umbali fulani unaotakiwa. Kama nguvu hii ingekuwa kidogo tu ziada, basi proton na neutron zingegongana.
Kama nguvu hii ingekuwa kidogo tu pungufu basi zingetawanyika. Nguvu hii imekuwa katika kiwango sahihi kufanya kuwepo kwa nucleus ya atomu baada ya dakika ya mwanzo ya mlipuko mkubwa (Big Bang).
Hakika Mwenyezi Mungu ni mtakatifu sana katika uumbaji wake.

Ukanda salama wa Atomu: Nguvu nyepesi ya Nuclear (The Weak Nucleuar Force).

Katika mambo muhimu sana katika kuhakikisha uwiano ulio sawa katika dunia ni mpangilio ulio sawa katika atomu. Mpangilio huu unawezesha vitu visiparaganyike hovyo hovyo au kutoa mionzi iumizayo. Nguvu hii nyepesi ya nuclear (the weak nuclear force) ndiyo inayohusika kwa uwiano huu kati ya chembe chembe za proton na neutron katika nucleus ya atomu. Nguvu hii ina umuhimu mkubwa kuhakikisha uwiano katika nuclear ambayo wakati mwingine ina idadi kubwa ya neutrons na protons.
Uwiano wa nguvu hii unapokuwepo au kubadilika basi atomu ya aina moja huweza kubadilika na kuwa atomu ya aina nyingine. Haya ni matokeo muhimu sana pale atomu inapobadilika kutoka aina moja kwenda ya aina nyingine bila ya kusambaratika. Ukanda huu wa nguvu salama unavilinda vitu vyenye uhai kutoka kwenye hatari ya chembe chembe au mionzi iumizayo.

Nguvu inayoiweka electron katika mzunguko wake:Nguvu ya umeme - Smaku

Kuvumbuliwa kwa nguvu ya umeme(The electromagnetic force), kulileta maendeleo mapya kabisa katika ulimwengu wa Fizikia. Ilifahamika kwamba kila chembechembe ina chaji (electrical charge) inayolingana na umbile lake na vile vile kuna nguvu iliyopo baina ya chaji mbili au zaidi zinazokaribiana. Kuna chaji chanya na chaji hasi, zinazofanana zikisukumana (nepel) na zinazotafautiana zikivutana (attract). Kwa sababu hii husababisha chembe chembe za electron kuwa katika mzunguko wake wakati protons na neutrons zikiwa katika nucleus yao. Kwa upande ule wa sumaku, ni rahisi kuelewa katika hali ya kawaida unapoona ncha mbili za sumaku zinavyoweza kusukumana au kuvutana.
Mabadiliko madogo tu ya nguvu hii yangesababisha ama electrons kuvutwa kwenye necleus au electron kutoweka kabisa kwenye atomu. Bila ya uwiano wa nguvu hii, ingekuwa taabu sana kwa ulimwengu huu pamoja na vilivyomo kuwepo.

Nguvu inayoshikilia ulimwengu: Nguvu ya uvutano (Gravitational Force)

Nguvu ya uvutano(Gravitational Force) ni maarufu kwa wengi. Kwa hali ya kawaida sana, wengine huita uvutano wa dunia. Ama kwa uhakika wake kila 'Mass' inakabiliana na mwenziwe kwa nguvu hii ya uvutano. Nguvu hii inategemea sana ukubwa wa Mass zinazokabiliana, na hupunguwa jinsi umbali baina ya Mass hizi unavyoongezeka kwa kipeo cha pili. Ingawaje nguvu hii ni ndogo sana kulinganisha na zingine nilizozielezea lakini ndio kusema Mass mbili zina nguvu zinazovutana pamoja.
Ni kwa sababu ya nguvu hii kwamba makundi ya nyota na sayari mbalimbali yamekuwepo pale yalipo na kuna uwiano thabiti kuyafanya yasigongane. Dunia, mwezi na sayari nyinginezo zipo kila moja ipo katika mzunguko na njia yake madhubuti, wakati jua lipo katikati bila ya madhara yoyote kutokea. Hii ni nguvu ya uvutano.
Kama isingalikuwepo nguvu hii, sayari zingetoka katika njia yake na kungekuwa na migongano na milipuko isiyokuwa na mipango.
Kila mwanasayansi aliyebobea au anayefanya utafiti hukubali umuhimu wa kuwa na nguvu hizi kwa maisha ya ulimwengu huu na vyote vilivyopo. Alipoonyesha kustaajabu kwake kuhusiana na jambo hili mwanabiolojia maarufu Michael Denton katika kitabu chake kiitwacho Nature's Destiny: How the laws of biology reveal purpose in the universe", aliandika:

"Kama, mathalani, nguvu ya uvutano ingekuwa kubwa zaidi mara trilioni, basi ulimwengu ungekuwa mdogo sana na maisha yake yangekuwa mafupi sana. Nyota ya kawaida ingekuwa na Mass mara trilioni chini ya ile ya jua na maisha yote yangekuwa kama mwaka mmoja tu. Kwa upande mwingine, kama nguvu ya uvutano isingekuwa na athari basi hakuna nyota au makundi ya nyota ambayo yangekuwepo. Hakuna atomu yoyote ingekuwepo labda moja tu ya Haidrojeni. Vile vile mizunguko ya sayari ingekuwa tafauti na ilivyo sasa. Vile vile maisha yasingekuwepo".

Kama kungekuwako michoro ya kuwepo kwa Ulimwengu, kama jinsi mtu anavyochora nyumba yake kabla haijajengwa, basi hii ya ulimwengu ina ukamilifu ambao akili haiwezi kuutambuwa, kuutekeleza na kuufanikisha. Mwenye miliki ya utambuzi na ujuzi wa kutengeneza yote hayo bila ya shaka yoyote ni yule mjuzi pekee, Allah (s.w.).

"Mwenyezi Mungu ambaye ni wake (pekee yake) Ufalme wa Mbingu na Ardhi, wala hakuzaa mtoto wala hana mshirika katika ufalme (wake) na ameumba kila kitu na Akakikadiria kipimo (chake)". [Suratul Furqan: 2].

Umbile la Atomu

Hewa, maji, milima, nyota, sayari, wanyama, mimea, miili yetu, pamoja na vifaa tuvitengenezavyo kama viti, meza, na vyote tunavyoweza kuvishika au kuvihisi vinatokana na chembe chembe za Atomu.
Atomu ni chembechembe ndogo sana kiasi ambacho huwa vigumu kuziona hata inapotumika darubini yenye nguvu kubwa sana. Kipenyo cha atomu ni kama moja ya milioni ya milimita. Kwa kuwa ni vigumu kwa chembe chembe ya atomu kuonekana kwa macho ya kawaida ya binadamu basi kwa msingi huo ni vyema tutumie mifano kuielezea.
Tufikirie kuhesabu 'atomu' zote zilizopo katika chembe moja ya chumvi au sukari na tuseme tunaweza kuhesabu 'atomus' bilioni moja kwa sekunde moja (1,000,000,000 kwa sekunde). Kwa udhaifu huo, tutahitaji zaidi ya miaka mia tano kuhesabu idadi ya 'atomus' zilizopo katika chembe moja hii ya sukari au chumvi.
Je, basi kuna nini katika umbile dogo namna hii? Pamoja na udogo huu, kuna umbile lenye mpangilio madhubuti usio na kifani katika chembe hai. Umadhubuti wake unaweza ukafananishwa na ule wa mizunguko ya sayari katika ulimwengu na vyote vilivyo ndani yake.
Kila 'atomu' imeumbwa ndani yake pana sehemu iitwayo nucleus kwa katikati na vile vile chembe chembe za electron mbali na nucleus ambazo zipo katika njia maalum zikizunguka nucleus mithili ya sayari zinavyoizunguka jua. Ndani ya nucleus pana chembe chembe iitwayo proton na neutrons.
Katika maelezo yetu hapa tutazama namna isiyo kawaida ya umbile la atomu kitu ambacho hufanya vyote tunavyoviona ulimwenguni leo hii ikiwa ni pamoja na mchanganyiko wa atomu za kikemikali kufanya molekyuli na maada.

Nguvu iliyojificha ndani ya Nucleus.

Nucleus ipo katikati kabisa ya atomu na ina viwango maalum vya chembe chembe ya proton na neutron kutegemea na aina ya atomu. Nusu kipenyo (radius) ya nucleus ni ndogo kiasi cha moja ya elfu ile ya atomu. Yaani ile ya atomu ni 10-8cm (0.00000001) sentimita, hivyo ya necleus ni 10-12cm (0.000000000001) cm. Hivyo hivyo ujazo wa necleus ni sawa na moja ya bilioni kumi ile ya atomu.
Kwa vile inakuwa vigumu kuitazama atomu au nucleus kwa sababu ya udogo wake, tuchukue mfano wa mwana sayansi mmoja aitwaye Cherry ambaye yeye alikuwa akifananisha atomu sawa na ufunguo wake ambao umekuzwa na kuwa sawa na ujazo wa dunia iwapo tutataka tuukuze ukubwa wa atomu ili tuweze kuiona kwa macho.
Kwa mantiki hii tutakapoanza kuiona atomu basi nucleus itakuwa vigumu kuiona kwani bado itakuwa ni ndogo zaidi kuliko atomu. Kwa kifupi kipenyo (diameter) cha nucleus ni 10-13 cm wakati ule wa atomu ni 10-8 cm na hivyo kuwa na matokeo yafuatayo:
Kama tukifikiria kuwa atomu ina umbo la tufe, iwapo tutapenda kujaza tufe hili lote kwa wingi wa nucleus basi tutahitaji 1015 (1,000,000,000,000,000) za chembe ili zijae.(16).
Hata hivyo, bado kuna jambo moja la kushangaza, kuwa japo nuclei umbile lake ni moja ya bilioni kumi ile ya atomu, bado mass ya nucleus ni 99.96% ya atomu yote. Hii ina maana pamoja na nafasi ndogo inayochukua katika atomu lakini uzito wa nucleus ni mkubwa sana kuliko sehemu nyingine ya atomu. Sababu hasa ya hali hii ni kuwa msongamano (density) unaoifanya mass ya atomu haukugawanywa sawasawa katika umbo lote la atomu. Hii ndio kusema msongamano mkubwa umekuwa katikati na hivyo takriban mass yote ya atomu ipo katika sehemu yake ya kati ambayo ni nucleus.
Hii ni kama tusema unayo nyumba ya mita mraba bilioni kumi na hivyo unataka kuweka fanicha ya sebule katika sehemu moja ndogo tu. Je, utafanyaje? Inakuwa vigumu sana kufanya uchaguzi huu lakini kwenye nucleus imewezekana kwa sababu ya nguvu kubwa sana iliyopo pale. Nucleus imeweza kuwa pamoja na tafauti za nguvu hizi hasa ukizingatia viwango maalum vilivyopo katika nguvu hizi.
Tunapoutazama ukubwa wa atomu ukilinganisha na idadi ya atomu zilizopo katika ulimwengu, inakuwa haiwezekani kuweza kutambua mpangilio madhubuti kwa akili isiyokuwa ya binadamu yoyote au kiumbe kwa ujumla katika matengenezo yake. Ni wazi basi kuwa nguvu zile za msingi katika ulimwengu zimeumbika katika namna maalum sana na kwa nguvu isiyo ya kawaida na busara ya hali ya juu. Kitu cha kusataajabisha kwa wale wasioamini uwezo wa Mwenyezi Mungu ni kufikiri kuwa haya yote yametokea kwa kubahatisha (coincidence) tu. Mahesabu ya uwezekano wa kubahatisha kwa namna ulimwengu ulivyo ni sifuri. Hii ni ushahidi ulio wazi wa kuwapo kwa Muumba (s.w.) na uumbaji wake ambao hauna utata.

...Wala siogopi wale mnaowashirikisha naye. Isipokuwa Mola wangu akipenda jambo (kuwa, basi litakuwa). Mola wangu anakijua vyema kila kitu. Basi je, hamshiki mauidha (hamzinduki)? [Surat-at-An'am: 80]

Nafasi iliyopo kwenye Atomu

Kama tulivyoeleza hapo awali, sehemu kubwa ya atomu ni nafasi (space). Swali mtu ambalo huweza kujiuliza ni kwanini kuwepo na nafasi hii? Katika maelezo rahisi ni kuwa 'atomu' ina nucleus katikati na pembeni yake pana electrons inayoizunguka nucleus. Hakuna chochote baina ya nucleus na electrons.
Kwa hakika, umbali huu katika darubini ambapo hakuna chochote ni mkubwa sana katika viwango vya skeli ya micron.
Tunaweza tukafananisha skeli na: Iwapo ukiangalia gololi yenye kipenyo cha sentimita moja kuwakilisha electron iliyokaribu sana na nucleus, basi nucleus itakuwa kama kilometa moja mbali zaidi kutoka kwenye gololi [17]. Tunaweza tukanukuu mfano huu ili kufanya ukubwa huu uwe bayana zaidi.
Kuna nafasi kubwa iliyopo baina ya chembe chembe za msingi. Kama nikifikiri proton ya nucleus ya hewa ya Oksijeni kama ncha ya pini iliyojuu ya meza mbele yangu, basi electron inayoizunguka inachora mduara unaopita nchi ya Uholanzi, Ujerumani na Hispania (anayechora mstari huu huishi Ufaransa). Kwa hiyo, kama 'atomu' zote zinazofanya mwili wangu zingekuwa pamoja na kugusana basi usingeweza kuniona tena. Tuseme usingeweza kuniona kwa macho bila kifaa kingine. Ningekuwa mdogo mithili ya chembe ya vumbi ambayo ni kubwa kwa kiasi cha maelfu ya milimita [18].
Katika kiwango hiki tulichonacho tumeweza kutambua na kufananisha nafasi kubwa na ndogo hapa ulimwenguni. Tunapotazama nyota, tunaona vile vile nafasi kubwa kama tulivyokuwa tunaichambua atomu ijapokuwa wakati huu sio katika skeli ya micron. Kuna mabilioni ya kilometa baina ya nyota na baina ya makundi mbalimbali ya nyota. Pamoja na yote haya bado maumbile yake ni mbali sana na utambuzi wa akili ya binadamu.

Ndani ya Nucleus: Protons na Neutrons

Mpaka mwaka 1932, ilifikiriwa kuwa nucleus ilikuwa tu na protons na electrons ndani yake. Baadaye ikagunduliwa kuwa haikuwa electrons bali ilikuwa neutrons pamoja na protons. Hii ilitokana na ugunduzi wa mwanasayansi Chadwick mwaka 1932 ambao ulimpatia nishani ya Nobel.
Ilikuwa ni hivi majuzi tu ndio binadamu alianza kutambua umbile la atomu kitu ambacho kimekuwepo enzi na enzi tokea ulimwengu ulipoumbwa.
Tumeelezea hapo awali jinsi gani nucleus ya atomu ilivyo ndogo. Ukubwa wa proton unavyoweza kuenea katika umbile la nucleus ya atomu ni 10-15 meta.
Ungeweza kudhani kuwa udogo wa chembechembe hizi usingekuwa na maana yoyote katika maisha ya mtu yeyote. Hata hivyo, chembe chembe hizi ni ndogo mno kwa mtu yoyote kufikiri akilini kwa kadri tunavyozungukwa na mambo mengi na makubwa.

Chanzo cha tafauti katika ulimwengu

Mpaka sasa hivi ni kama elementi 109 tu ndizo zimekwishatambuliwa. Ulimwengu wetu mzima(universe) ikiwemo duniya yetu pamoja na vilivyo na visivyo na uhai vimefanywa au vimeumbwa na elementi hizi - ama kwa ujumla wake au kwa mchanganyiko wake kikemikali. Hivyo tumeona elementi zote zinafanywa na chembe chembe za atomu ambazo zinafanana.
Kwa hiyo kama atomu zinazoifanya elementi zinatokana na chembe chembe za aina moja, sasa kitu gani kinachoifanya elementi moja kuwa tafauti na elementi nyingine, na vile vile kufanya maada (matter) za aina tafauti?
Ni idadi ya proton katika nuclei ambayo inaitafautisha elementi moja kutoka kwenye elementi nyingine. Kuna proton ambayo ni elementi nyepesi kuliko zote. Atomu ya Helium ina proton 2 ambayo ni ya pili kwa wepesi baada ya Haidrojeni. Dhahabu ina proton 79, Oksijeni ina proton 8 wakati chuma ina proton 26. Kitu kinachotafautisha dhahabu kutoka kwenye chuma (iron) au chuma kutoka Oksijeni ni idadi ya protons katika atomu. Hewa tunayoivuta, miili yetu, mimea, wanyama, maji na vinginevyo vimeumbwa vikiwemo na protons, neutrons na electrons.

Kuwepo kwa chembe chembe za Quarks

Hadi miaka ishirini tu iliyopita ilifahamika kuwa chembe ndogo sana iliyoifanya atomu ni proton na neutrons. Hata hivyo hivi karibuni imegundulika kuna chembe chembe ndogo zaidi katika atomu zinazofanya chembe hizo tulizotaja hapo juu.
Ugunduzi huu umefanya kuwepo na tawi la fizikia liitwalo "Particle Physics" yaani Fizikia ya chembe chembe, ili kutafiti "Sub-particle" chembe ndogo zaidi katika atomu na mienendo yake. Utafiti katika nyanja hii umeonesha kuwa protons na neutrons ambazo huifanya atomu nazo zinaundwa na chembe ziitwazo "Qurks".
Ukubwa wa Quarks ambayo huifanya protons ni mdogo sana kuliko ule unaoweza kudirikiwa na akili ya binadamu, kwa kufikiria tu ni: mita 10-18 (0.000000000000000001).
Quarks zilizo ndani ya proton haziwezi zikaachanishwa kwa sababu ya nguvu iliyoko kwenye nucleus (strong nucleur force) ambayo inahusika na kuweka pamoja yale yote yaliyopo kwenye nucleus.
Kadiri umbali baina ya Quarks unavyoongezeka, vile vile na nguvu hii. Quarks mbili haziwezi kuwa mbali na nyingine kwa zaidi ya mita moja ya kwadrilioni. Tuseme nguvu hii inayoishikilia Quarks kwenye nucleus ni sawa na raba bendi. Raba bendi hii imefanywa na kitu mfano wa gundi ambayo ina nguvu kubwa ya kugundisha ambayo tunaweza tukaiita glicons. Quarks na glicons zina mvutano mkubwa sana. Hata hivyo mpaka sasa hivi wanasayansi bado hawajaweza kuweka bayana jinsi hali hii inavyotokea.
Bado utafiti unaendelea katika nyanja ya "Particle Physics" - Fizikia ya chembe chembe. Pamoja na ujanja na akili nyngi aliyopewa binadamu, bado mpaka leo hii hatujamaliza kujua hasa chembe chembe zote zinazofanya kila kitu hapa ulimwenguni pamoja na sisi wenyewe. Jinsi binadamu alivyozama zaidi katika nyanja hii amejikuta kuishia mita 10-18 ambayo ni ya Quarks. Je, sasa kuna nini baada ya hapo? Wanasayansi, Wanafizikia wanakuna kichwa na wanakosa uzingizi.
Mtu yeyote anayetumia umahiri na busara yake anajikuta akijaribu kugundua vitu ambavyo tayari viko pale lakini havijapata uchunguzi wa kuonesha vipo na kuuelezea ili watu waelewe. Hii yote ni changamoto tunayopewa na Muumbaji wa yote haya Muumba (s.w.), mmiliki wa nguvu zote, mwenye elimu yote na mwenye kuzitawala.

Vinamuomba Yeye kila vilivyomo mbinguni na ardhini. Kila siku yeye yumo katika mambo (mengine mengine). Basi ipi katika neema za Mola wenu mnayoikanusha (kuwa si neema yake)? [Surat-ar-Rahman: 29-30].

Upande mwingine wa Atomu: Electrons

Electrons ni chembe chembe zinazoizunguka nucleus ya atomu mithili ya dunia inavyojizungusha kwenye mstari wake na wakati huo huo kulizunguka jua. Kama tulivyosema awali mzunguko huu ni kwa nidhamu ya hali ya juu sana na utaratibu madhubuti ambao hufanya kutokuwepo na migongano yoyote katika njia zake. Hata hivyo unapolinganisha electron na duniya ni sawa na kulinganisha vitu viwili vyenye skeli moja ndogo sana na nyingine kubwa sana. Kwa skeli ya duniya na jua basi electron unaweza ukaifananisha na chungwa.
Makumi ya electron huzunguka nucleus katika sehemu ndogo ambayo hata darubini yenye nguvu kubwa sana haiwezi ikaziona. Kitu cha msingi hapa ni kuwa hakuna migongano katika mizunguko hii labda kama magari yanavyoweza kugongana. Kama kungekuwa na migongano ama kwenye atomu au kwenye sayari za anga basi ingekuwa balaa kubwa. Electrons huzunguka katika mwendo wa kilomita 1000 kwa sekunde moja. Haya ni katika uwezo mkubwa wa uumbaji wa Allah (s.w.).

Yeye ndiye Mwenyezi Mungu, Muumbaji, mtengenezaji, mfanyaji sura (za namna namna za viumbe). Mwenye majina (sifa) mazuri. Kinamtukuza kila kilichomo mbinguni na ardhini. Naye ni Mwenye nguvu, Mwenye hikima. (Surat at Hashr: 24).

Elektroni

Electrons ni chembe chembe ndogo sana, tuseme umbo lake ni mara elfu mbili kuwa sawa na ile ya proton au neutron. Atomu moja ina idadi sawa ya electron kama ilivyo neutron na kila electron ina chaji (hasi) negative (-) sawa na idadi ya chaji ya proton ambayo ni (chanya) positive (+). Idadi sawa ya chaji chanya(+) ya nucleus na ile ya chaji hasi(-) ya electron hufanya ujumla wa atomu kuwa haina chaji upande wowote kwani chaji za pande mbili hizi hujisawazisha.
Kutokana na chaji hizi ambazo eletron huwa nazo basi hufanya zitii sheria maalum za Fizikia. Moja ya kanuni hizi za Fizikia ni ile isemayo "chaji zinazofanana husukumana na zile zinazotafautiana huvutana".
Kwanza, kwenye hali ya kawaida sana, electrons, zote zikiwa na chaji hasi(-, zingetegemewa zisukumane zenyewe kwa zenyewe na pengine zitolewe nje ya nucleus. Hata hivyo hii haitokei. Kama hii ingetokea basi kungekuwepo protons, neutrons na electrons nyingi ambazo zingekuwa zimezagaa hovyo ulimwenguni. Pili chaji chanya (+) za nucleus zingetegemewa kuivuta chaji hasi (-) zilizo kwenye electron na hivyo electron zingenaswa au kugundishwa kwenye nucleus. Kwa mantiki hii nucleus ingezivuta nucleus zote na atomu ingesinyaa. Hata hivyo, hakuna kati ya hizi inayotokea.
Hali hiyo isiyo ya kawaida ambayo inaweza ikaitoa electron kwenye nucleus ingekuwa na mwendo (1,000 km/sec) mkali, nguvu ya msukumo inayotoa kwa kila mojawapo (electrons) na ile nguvu ya kuvutana kati ya electron na nucleus zina viwango maalum na vyenye uhakika ili hali ya nguvu tatu zinazopishana zikawa na uwiano ulio sawa sawa. Kwa matokeo haya, ndani ya atomu kuna mizunguko ya electron ambayo haisababishi kusambaratika kwa atomu. Kitu ambacho kama moja ya nguvu hii ingezidi au kupungua kiwango kilichotakiwa basi atomu isingekuwepo.
Kwa nyongeza ya athari hizi, kama nguvu inayoshikiza proton na neutron kwenye nucleus kwa pamoja isingekuwepo, basi protons zenye chaji sawa zisingeweza hata kusogeleana achilia mbali kugandishwa pamoja kwenye nucleus. Hivyo kusingekuwa na nucleus, vile vile atomu. Mahesabu haya yote yanaonesha kuwa hata atomu moja pekee haipo hivi hivi bali ni kwa matakwa madhubuti ya Muumba (s.w.). Kinyume chake, ulimwengu tunamoishi ungesambaratika kabla hata haijaanza.
Mtiririko wa kuumbwa kwa dunia kusingekuwa kwa mlipuko na ulimwengu usingekuwepo. Hata hivyo, Menyezi Mungu Muumba wa kila kitu, Aliyehai daima na mwenye nguvu, ameweka uwiano maridhawa ndani ya atomu kama alivyofanya hivyo katika ulimwengu na vilivyomo ndani yake. Tunamshukuru jinsi ambavyo atomu inavyoendelea kuwa katika mpango huu makini. Wanasayansi wametumia nguvu zao vizuri sana na kwa miaka mingi kujaribu kutafuta siri nyingi za uwiano za jinsi Mwenyezi Mungu (s.w.) alivyoumba. Pamoja na mafanikio yote wamejikuta wakikumbana na matukio kama "The electromagnet force (nguvu ya umeme-sumaku)", "The Strong nuclear force (nguvu kubwa ya nuclear)", "The weak nuclear force (nguvu nyepesi ya nuclear)" na "The Mass attraction force (nguvu ya uvutano wa Mass)" na kadhalika. Pamoja na yote haya hakuna ambaye anajaribu kufikiri majibu ya maswali "kwanini"? Kwa nini nguvu hizi zinakuwa kwa kiwango fulani na kwa kanuni maalum? Kwanini nguvu hizi na mpangilio wake uwe katika hali ya maelewano kiasi hiki?
Wanasayansi walikata tamaa kujibu maswali haya kwa sababu kile tu walichoweza kufanya ni kutabiri namna mambo haya yangeweza kutokea. Utafiti wao hata hivyo, umewezesha kudhihirisha ukweli wa mawazo yao. Kila ncha ya ulimwengu unatoa maelezo juu ya Muumba na uwezo mkubwa alionao ambayo hakuna hata chembe chembe moja isiyokuwa na umuhimu wa kuwepo kwake. Kuna nguvu moja kubwa inayoleta uwelewano huu m kuwa katika maumbile ni hii ya yeye Muumba ambaye uwezo na Nguvu kubwa. Allah (s.w.) anaonesha ukamilifu wake popote anapotaka na wakati wowote apendaye. Ulimwengu mzima kuanzia kwenye chembe chembe ndogo ya atomu hadi kwenye mtandao mkubwa wa sayari na nyota na zote zilizomo si kwa kingine ila mapenzi ya Allah (s.w.) na hifadhi yake.

Hakika katika mfuatano (wa daima) wa usiku na mchana; na katika alivyoviumba Mwenyezi Mungu katika mbingu na ardhi, ziko dalili (dhahiri za kuwa Mwenyezi Mungu ni mmoja tu) kwa watu wanaoogopa. [Surat Yunus:6].

Kwenye Qur'an Allah (s.w.) anasema kuwa hakuna Nguvu ila Yeye na anatangaza adhabu kali kwa wale wasiotambua hili na vile vile kwa wale washirikina wanaofikiri nguvu hizi hazitokani na Mwenyezi Mungu (s.w.) na kzinasibisha na vitu vingine.

Na katika watu kuna wanaofanya waungu wasiyekuwa Mwenyezi Mungu. Wananawapenda kama kumpenda Mwenyezi Mungu. Lakini walioamini wanampenda Mwenyezi Mungu zaidi sana. Na laiti waliodhulumu nafsi zao wanaijua (balaa itakayowapata) watakapoina adhabu (siku hiyo ya kiyama), kwa kuwa nguvu zote ni za Mwenyezi Mungu (siku hiyo - hakuna masanamu wa kuwashufaia wala mengineyo) na kuwa Mwenyezi Mungu ni mkali wa kuadhibu. [Surat Al-Baqara: 165].

Kama wanasayansi wanaogundua maajabu yaliyofanywa na Mwenyezi Mungu (s.w.) wanapewa tuzo kubwa kubwa kama vile za Nobel kwa nini basi Muumbaji ambaye ni Mwenyezi Mungu(s.w.) ambaye ni mwenye hisani na mkarimu ambaye amezifanya hizi zote asishukuriwe!

Mwendo mkali unaokimbiza chembechembe (Accelerated particles)

Ili kujifunza chembechembe ambazo ni sawa na matofali yanayojengea nyumba ya atomu inawezekana kufanya utafiti kwa chembe hizi ambazo ni mara milioni kwa udogo ile ya atomu. Utafiti wa namna hii ni wazi unahitaji utaalamu mkubwa sana na vifaa vya kisasa. Mara nyingi inawahitaji watu waliobobea katika sayansi fani ya "Particle Physics" na mara nyingi computer zenye uwezo mkubwa imekuwa ikitumika pamoja na mitandao iitwayo Accelerator. Utaalamu mkubwa wa fani ya electronic kwa ajili ya mitambo imekuwa ikihitajika. Mfano mzuri ni maabara ya CERN kwa ajili ya utafiti huu iliyopo katika mpaka baina ya Ufaransa na Swizerland, ambayo ina wanachama kutoka takriban nchi 19 za Ulaya. Maabara hiyo inatumia machimbo ya chini ya ardhi kiasi cha meta 100 yenye kipenyo kiasi cha kilomita 27. Chembechembe hizi zinapelekwa kwa mwendo wa kasi kabisa katika tubu hii halafu zinafanywa zigongane na wanasayansi wanafanya utafiti juu ya matokeo yake. Anwani hasa ya utafiti katika maabara hii ni umbile la maada, atomu na kadhalika. Kiasi cha wanasayansi kama 3000 ikiwa ni pamoja na wahandisi, mafundi na waendeshaji wameajiriwa. Kiasi cha wanafizikia kama 6000 wanatembelea kituo hiki kwa ajili ya utafiti.

Njia na mizunguko ya Electrons

Makumi ya Electron, ambazo huzunguka na kujizungusha katika maeneo ambayo ni vigumu kuona kwa macho ya binadamu na hata vyombo vya kukuzia yenye nguvu ya hali ya juu, hufanya mwendo wake ndani ya atomu. Hata hivyo mizunguko hii huwa na mpango maalum kama tulivyosema awali kuliko mipishano yoyote mikubwa tuseme ya magari katika miji mikubwa. Electron zipo katika njia ambazo Orbit moja haikutani na Orbit nyingine.
Kuna mipangilio au njia saba za electron (electron shells) inayozunguka nucleus ya atomu. Idadi ya electron katika njia hizi saba ambazo hazibadiliki inapatikana katika fomula ya mahesabu 2n2. Idadi ya juu kabisa ya electron katika njia (shell) imekuwa haizidi hiyo inayotolewa na fomula hiyo. Herufi n katika fomula hiyo inawakilisha nambari ya njia (shell number) (1, 2, 3, .....). Idadi hiyo yenye mpangilio usio na kifani ya electron na njia zake katika atomu zilizopo ulimwenguni zote zinatii amri hii na zinakuwa na utaratibu wenye mpango madhubuti sana. Hakuna migongano yoyote ndani ya atomu kitu ambacho hakiwezi kuwa cha bahati mbaya ila kwa mpangilio maalum wa aliyeziumba Mwenyezi Mungu. Mwenyezi Mungu (s.w.) ambaye ni mwenye nguvu na mkarimu sana anaeleza maumbile haya kwenye Qur'an:

...Hakika Mwenyezi Mungu amekwishakiwekea kila kitu kipimo chake. (Surat -at-Talaq: 3).

... Na ameumba kila kitu na akakikadiria kipimo chake. (Surat-al-Furqan:2).

...Na kila kitu kwake kwa kipimo chake. (Yeye ndiye) mjuzi wa siri na dhahiri (na ndiye) mkuu (na ndiye) aliye juu. (Ar-Rad:8-9)

Na ardhi tumeitandaza na humo tumeweka milima na tumeotesha kila kitu kwa kiasi chake. (Surat Al-Hijr:9).

Jua na mwezi huenda kwa hesabu (yake). (Surat Al-Rahman:5).

Na mbingu ameziinua juu na ameweka insafu. (Surat Al-Rahman:7).

Kama aya za Qur'an zinavyoonesha, Allah (s.w.) , Yeye ndiye Muumbaji wa kila kitu katika uwiano, vipimo na mpango madhubuti usio na shaka. Uwiano na vipimo hivi unajumuisha kila kitu kutoka vile vidogo sana kama chembechembe tulizozungumzia mpaka vile vikubwa sana kama duniya, mwezi, jua na sayari nyinginezo zinazoelea katika ulimwengu huu. Haya ndiyo matokeo ya upeo mkubwa usio na kifani na usioelezeka ya uwezo, ufahamu, usanii na busara ya Mwenyezi Mungu (s.w.). Allah (s.w.) anatambulisha ufalme wake kwa binadamu kwa vipimo, mpango na uwiano wa hali ya juu kabisa kwa alivyoviumba. Anaonesha uwezo wake usio na mipaka katika macho yetu ili tuone. Huu ndio ukweli ambao utafiti wa kisayansi na mahesabu unatakiwa umuongoze binadamu.

Ni chembe chembe au ni mawimbi? (Wave or particle?)

Kwa mara ya kwanza electron ilivyogunduliwa ilifahamika kuwa ni chembechembe (particles) kama ilivyo proton na neutron zilizopo kwenye nyuklia. Wakati huo huo wanafizikia wa nyanja ya ‘kwantamu’ wakahitimisha kwamba kila chembechembe wakati huohuo huwa katika aina ya mawimbi (wave) ikiwa na masafa yake maalumu.
Inafahamika kuwa mwanga unatawanyika mithili ya mawimbi madogo (ripples) inavyoweza kutokea mtu anapodondosha jiwe kwenye maji yaliyotulia kama yale ya kwenye ziwa. Hata hivyo, wakati mwingine mwanga unakuwa katika hali ya chembechembe na unaojitokeza pale unapokuwa kama matone ya mvua yanapopenyeza kwenye madirisha.
Hali ya namna hii imejitokeza vile vile kwenye electron ambayo imesababisha mchanganyo mkubwa katika ulimwengu wa sayansi. Maneno yafuatayo yalitoka kwa mwanafizikia maarufu Profesa Richard P. Feynman, ambaye alituliza mtafaruku huo:

"Sasa tunajua tabia ambavyo electron na mwanga iliyonayo. Lakini sijui niiteje? Kama nitasema inatabia sawa na chembe chembe nitatoa picha isiyo sahihi, vile vile kama nitasema ina tabia kama ya mawimbi. Ina tabia au hali kama maumbile yake ilivyo, ambayo kitaalamu tunaita "Quantum mechanical way". Ina tabia ambayo hujawahi kuiona kabla. Atomu haina hali sawa na uzito uliyotundikwa kwenye springi inayochezacheza. Wala haina tabia kama ya mtando wa sayari ambazo baadhi huizunguka jua kupitia kwenye njia zake. Wala haipo kama mawingu yaliyotanda kuizunguka nucleus. Ina hali au tabia kama kitu ambacho hujawahi kukiona kabla. Kuna namna moja tu ya kurahisisha mambo.

Electron yenye tabia ya namba hii inakuwa katika hali sawa na 'photons'. Jinsi ilvyo kwa hiyo, inahitaji namna ya kufikiri na kuiwazia katika hali ya juu sana ili kukubali kwa sababu tunaielezea jambo ambalo ni tafauti nayale tunayoyajua". [21]

Kwa vile wanasayansi wameshindwa kuelezea tabia ya electrons, wameipa jina jipya kama ufumbuzi wa tatizo lao nalo ni "Quantum Mechanical Motion". Tunamnukuu tena Profesa Feynman ambayo kwa maneno yafuatayo anasema:

"Usiendelee kujisemesha mwenyewe, kama inawezekana kuepuka, lakini hii inawezekanaje? Kwa sababu "mvua itanyesha" katika kichochorofunge ambacho hakuna yeyote anayejua kwa nini inakuwa hivyo". [22].

Pamoja na yote, kichochorofunge tunachokusudia [Fayenman] hapa sivyo ilivyo. Sababu zinazofanya watu wasijikukwamuwe na tatizo hili pamoja na ushahidi uliowazi ni kuwa hawakubali kuwa mtandao mzima wa maumbile una mwenyewe. Naye ni Muumbaji pasipo chochote na kuweka uwiano bila ya chochote kabla yake. "Je, hili itakuwaje?" Jibu la swali hili ni kuwa elimu iliyofunguliwa kwetu na Muumba ni ndogo sana kuliko elimu kubwa anayoifahamu Yeye. Sisi lazima tuendelee kutafuta elimu hizi ijapokuwa itakuwa bado ni finyu sana. Pamoja na yote maumbile yote yapo kwa kutii amri ya Mwenyezi Mungu (s.w.) "Kuwa".

Kwake Yeye ndiyo chanzo cha mbingu na ardhi. Anapoamua kuhusu jambo, husema "kuwa" na inakuwepo. (Surat al-Baqara:117)

Dunia iliyojaa rangi ya aina mbalimbali mlango wake ni Electrons

Je, umewahi kujiuliza kama ingekuwaje kuishi katika dunia isiyo na rangi? Jaribu kuutazama mwili wake, watu wanaokuzunguka, miti, maua, kwa kifupi kila kitu tuseme kingekuwa jeusi. Nafikiri usingependa kuishi katika dunia ya namna hii, au sivyo?
Kitu gani kinachofanya dunia maridadi? Rangi zipi zinazofanya duniya yetu kuwa nzuri jinsi inavyoonekana?
Aina mbalimbali ya vitu hivyo katika asili ya vitu vinavyotuwezesha sisi kuviona vikiwa na rangi. Rangi zinatokea baada ya mizunguko ya Electrons ndani ya atomu. Unaweza ukajiuliza mwenzo wa electrons katika atomu zinahusika vipi katika rangi? Tunauelezea uhusiano huu kwa kifupi:

Electrons zinazunguka katika njia yake maalum (shells). Kuna njia saba za electron kama tulivyoelezea awali. Kila njia ina kiwango chake maalum cha nguvu (energy) ambayo hutegemea sana umbali wa njia hiyo ilipo kutokakwenye nucleus. Jinsi electron ilivyo karibu na nucleus ndivyo electron katika njia hiyo ilivyo kidogo na jinsi ilivyo mbali ndivyo electrons zake zilivyo na nguvu kubwa. Kila njia kuu (electron shell) ina njia nyingine ndogo (sub-shells) ambazo electron hupita iweze kutoka.

Ili electron iweze kutoka kwenye njia moja yenye nguvu ndogo kwenda kwenye njia nyingine yenye nguvu kubwa inahitaji nguvu zaidi. Nguvu zaidi hii huweza kupatikana kutoka kwenye 'photon' kutoka nje ya atomu.
Kwa maelezo rahisi 'photon' ni kama mwanga. Kwa hiyo tuseme kila nyota ni chanzo cha photon. Hivyo jua ni chanzo kikuu cha photon kwa dunia nzima. Photon hupenyeza kila mahala kutoka kwenye jua kwa mwendo wa kilometa 300,000 kwa sekunde.
Wakati photon (mionzi) hizi zinapofika duniani kutoka kwenye jua, inagonga atomu za vitu vilivyopo duniani na kusababisha ongezeko la nguvu hizi zitakuwa katika kiwango kinachowezesha electron kutoka kwenye njia moja kwenda kwenye njia nyingine yenye nguvu zaidi na baadaye kurudi katika njia yake ya awali, basi zitatoa (photon) mionzi yenye kusababisha rangi itakayoifikia macho yetu. Kila kimoja kati ya matukio haya yaliyoelezwa kwa muhtasari mdogo sana kimekuwa kikitokea bila ya matatizo tangu kuanza kuumbwa kwa dunia. Kila tukio limekuwa katika mpango madhubuti kabisa. Kama sehemu moja ya maingiliano ya electron na photons zisingetokea, basi ingekuwa ni ulimwengu wa kiza usio na rangi.
Tuangalie tena matukio yanayofanyika kulingana na mpangilio huu ili ulimwengu uwe wenye rangi badala ya kiza.
Mwanga utokao kwenye jua kuja kwenye dunia hupenyeza kwa mithili ya photon (mionzi). Photons hizi zilizopo sehemu zote za dunia zinagonga atomu za vitu mbalimbali.
Photons (mionzi) haiwezi kusafiri parefu ndani ya atomu. Zinagonga electrons zinazoizunguka nucleus. Electrons zinapokea nguvu kutoka kwenye photons (mionzi) inayoigonga. Zinapochukua nguvu hii electron huruka hadi njia yenye nguvu kubwa zaidi. Electron zinajaribu kurejea katika njia yake ya kawaida. Zinapofanya hivyo, hutoa photon nyingine. Hizi ndizo zinasababisha rangi ya kitu chenyewe.

LIKE PAGE YETU KWA HABARI ZAIDI