Možda ćeš sada uzeti jedan papir, staviti ga na sto i posmatranjem iz svih uglova i perspektiva zaključiti da je definitivno ravan. Međutim, zanima li te šta bi se desilo ako bismo isti taj papir uvećali nekoliko hiljada puta?
Odmah da ti kažem: list papira djeluje ravno kada ga gledamo golim okom, ali pod mikroskopom izgleda kao neravan pejzaž sastavljen od vlakana, udubljenja i izbočina. Malo stručnijim jezikom, to bi zvučalo ovako: ono što je ravno na centimetarskoj skali ne mora biti ravno na mikrometarskoj ili atomskoj skali. I ovdje stvari tek postaju zanimljivije.
Kad papir prestaje da izgleda kao papir?
Ako uzmemo fotografiju i posmatramo je sa distance, onda izgleda perfektno. Ako onda krenemo da je uvećavamo po pikselima, uočićemo sitne nepravilnosti. Slično je sa papirom jer oko ne može razlikovati detalje koji su suviše mali ili međusobno previše blizu. Baš zbog toga oko ove površine “zaglađuje“.
Papir se uglavnom sastoji od celuloznih vlakana. Čak i kada je dobro presovan i gladak, između vlakana postoje praznine, preklapanja i razlike u visini. Prema tome, njegova površina nije kontinuirana i savršeno ravna. Tako dolazimo do toga da list papira može stojati ravno na stolu, a ipak imati mikroskopski neravnu površinu.
Kako se mjeri koliko je nešto ravno?
U inženjerstvu riječi nisu dovoljne. Neophodno je izraziti odstupanje površine od zamišljene idealne ravni. Što je dozvoljeno odstupanje manje, proizvodnja i mjerenje postaju zahtjevniji.
Isto tako, rezultat mjerenja zavisi od instrumenta. Tako lenjir može pokazati da je površina ravna, dok precizniji uređaj može otkriti nepravilnosti: optički mikroskop pokazuje veće strukture, elektronski mikroskop mnogo sitnije detalje, dok mikroskop atomskih sila može „mapirati“ visinu površine pomoću izuzetno osjetljive sonde.
Postoji li savršeno ravna površina?
Sjetimo se da su materijali građeni od atoma i da njihova površina zato nije beskonačno glatka, nego završava pojedinačnim atomima, defektima i stepenastim strukturama. Atomi se, osim toga, neprestano kreću usljed toplotne energije.
U geometriji je ravan savršeno ravna i proteže se beskonačno. Ipak, u stvarnom svijetu svaki materijal ima nepravilnosti, vibracije, defekte i ograničene dimenzije. Zato se ne proizvode savršeno ravne površine, već površine koje su dovoljno ravne za određenu namjenu.
Da li bi savršeno gladak papir uopšte bio dobar za pisanje?
Mikroskopska hrapavost pomaže mastilu i grafitu da se zadrže na papiru. Kada bi papir bio potpuno gladak, pisanje i štampanje mogli bi biti otežani.
Sa druge strane, kod optičkih ogledala i preciznih mašina nepravilnosti mogu ozbiljno uticati na rad, dok su kod brusnog papira upravo nepravilnosti ključne. To nam govori da ono što smatramo greškom na jednom proizvodu može biti korisna osobina na drugom. Jasno ti je sada zbog čega baš i nema mnogo smisla praviti školsku svesku precizno kao ogledalo teleskopa. Inženjeri biraju tolerancije prema svrsi, cijeni, materijalu i tehnologiji izrade.
Danas smo naučili da je reći kako je nešto ravno u svijetu nauke zapravo procjena koja zavisi od skale, instrumenta i svrhe mjerenja. Zbog toga kažemo i da nauka često počinje tamo gdje svakodnevni opis prestaje biti dovoljno precizan.
A ako bismo se vratili na onaj list papira sa početka priče koji je i dalje na stolu na stolu, uvjerili bismo se da je on i dalje ravan – ali u našem “običnom”, svakodnevnom govoru. Za mikroskop je to složen reljef, za inženjera površina sa mjerljivim odstupanjima, a za fizičara skup atoma koji nikada potpuno ne miruju. Zato, rećemo ipak da nas nije prevarilo oko – samo nam je pomoglo da otkrijemo i ispričamo čitavu priču.
