Rzędy wielkości

Fizycy lubią operować "rzędami wielkości". Najczęściej mają na myśli kolejne potęgi dziesiątki. Dwie wielkości są "tego samego rodzaju", jeżeli iloraz większej przez mniejszą nie przekracza 10. Np. jedynka i szóstka to oceny tego samego rzędu, a budka telefoniczna i szkoła mają taką samą wysokość "co do rzędu wielkości".

Takie "równości" wydają się nam dziwne, ale tylko w odniesieniu do sytuacji dobrze znanych. Na co dzień, zamiast logarytmicznej skali rzędów wielkości, stosujemy skalę liniową, ponieważ łatwo zauważamy różnice ledwie procentowe.
Nie budząca sprzeciwu dokładność "co do rzędu wielkości" znamionuje wkroczenie na teren tak naprawdę nieznany. Przećwiczmy to. Wyobraźmy sobie, że dysponujemy urządzeniem zmieniającym nasze pole widzenia o rząd wielkości co kilka sekund. Wróćmy myślą do wakacji. Leżymy na plaży, na kocu (rysunek w lewym dolnym rogu). Jeżeli zwiększymy nasze pole widzenia o "zaledwie" 7 rzędów wielkości, to zobaczymy całą Ziemię, natomiast zmniejszenie o tyle samo rzędów wielkości pozwala na obserwację wirusa. Rozmiary wirusów są już mniejsze od długości fali świetlnej. Aby je zobaczyć, trzeba użyć mikroskopu elektronowego. Trzy następne rzędy wielkości w głąb wystarczą, żeby dojrzeć atomy. Zatrzymajmy na chwilę naszą maszynę. Dotychczas poruszaliśmy się wewnątrz najbardziej urozmaiconego zakresu odległości. Tutaj każdy z 17 rzędów wielkości, od 107 m do 10-10 m, ujawnia nową fascynującą strukturę. Poza tym "ziemskim" obszarem rozciąga się pustka. I to nie tylko w stronę odległości kosmicznych, ale również, a może nawet przede wszystkim w głąb. Powiększając nasze pole widzenia, spotkamy jeszcze Księżyc przy 108 m, ale do Słońca mamy już 1011 m, do alfa Centauri 1016 m, do granic Galaktyki 1018 m, do najbliższej galaktyki 1022 m, a do granic obserwowalnego Wszechświata 1026 m.W głąb jest jeszcze dziwniej. Jądro atomowe zobaczymy przy 10-14 m, czyli jest ono dziesięć tysięcy razy mniejsze od atomu. Następny rząd wielkości odpowiada protonom, które przy 10-16 m okazują się być zbudowane z kwarków. A dalej?

Następna skala, przy której spodziewamy się nowej struktury, to dopiero... 10-33 m! Oczekujemy przy niej efektów związanych z kwantową grawitacją. Gdzieś pomiędzy, być może, kwarki i leptony (elektron i jego krewniacy) ukażą swoją strukturę. Jak dotąd, udało nam się ustalić (za pomocą akceleratorów), że nie mają one "szczegółów" większych od 10-18 m.