Káva a starnutie vesmíru

Pri každej činnosti sa človek odpradávna stretáva s nevyhnutnosťou vytvárať zmesi, či si chce upiecť chlieb, asfaltovať cesty alebo vypustiť kozmickú loď. Málokto si však uvedomuje, že napríklad ak si pripravujete bielu kávu, urýchľujete tým starnutie vesmíru. Anglické slovo cocktail, čo doslova znamená „so zdvihnutým chvostom“, bolo pôvodne určené neplnokrvníkovi, teda koňovi so zmiešanou krvou. Dnes je to názov pre nápoj z vody a alkoholu, jednoducho zmes, ktorej vlastnosti skúma mechanika kvapalín. Nemusíte byť práve fyzikmi, aby ste dokázali pripraviť miešané nápoje vrátane tých, v ktorých sa rôzne tekutiny skladajú na seba vo farebných vrstvách ako dúha. Vedci tento jav vysvetľujú lapidárne: hustota jednotlivých tekutín stúpa zhora dolu. Alkohol je najľahší, a preto zostáva na povrchu. Ak teda chcete, aby určitá súčasť nápoja zostala hore, stačí ju odľahčiť základným alkoholom. Naopak, ak pridáte cukrový sirup, bude sa držať pri dne. Odborníci pripomínajú, že nemožno však zastaviť tzv. Brownov pohyb a rozhranie medzi dvoma vrstvami sa nakoniec na výšku niekoľkých milimetrov skalí prelínaním mikroskopických častíc. Tento pomalý proces je vyvolaný tepelným pohybom molekúl a postupuje nepravidelne a náhodne. Môže byť urýchlený tým, že rozvírime tekutinu lyžičkou alebo tak, že ju zahrejeme: v tom prípade sa molekuly začnú hýbať rýchlejšie a viskozita kvapalín sa zníži. Princíp je jednoduchý.

Podľa vedcov je toľko rôznych techník, koľko je zložiek, ktoré sa majú zmiešať. Záleží na ich chemických a fyzikálnych vlastnostiach. Ak však máme zmiešať asfalt so štrkom na kryt vozovky alebo vpraviť atómy chrómu do kryštálu syntetického zafíru, ide nám vždy o jednu vec: získať čo najrovnorodejšiu zmes pri vynaložení čo najmenšej energie v čo najkratšom čase. Veľká rýchlosť pohybu však nie je vždy zárukou optimálnej zmesi. Ak sa však na molekulách majú uchytiť atómy vodíka, sú na to potrebné turbíny, ktoré majú tisícky obrátok za minútu. Záleží i na rýchlosti pridávania jednotlivých zložiek. Dôležitú úlohu tu hrá aj teplota, pretože teplom sa urýchľuje pohyb molekúl, ktorý podporuje rozpúšťanie. Pri výrobe zliatin sa kovy tavia. Ak je nemožné zmiešať ich pre ich hustotu alebo pre príliš vzdialené body topenia, rozdrobia sa kovy na prášok a zahrejú sa v peci pod veľmi vysokým tlakom. Takýmto spekaním sa dajú napríklad vyrobiť vysoko odolné zliatiny medi s horčíkom pre letecký priemysel. V chemickom a potravinárskom priemysle sa mnoho výrobkov nedá zmiešať alebo zahrievať pri prijateľnej spotrebe energie. Tu sa technologické riešenia inšpirujú kuchynskými metódami. Podobne ako pri príprave jemnej zeleninovej polievky je možné najrôznejšie zložky veľmi natenko pokrájať, a potom ich pretlačiť zložitým systémom kanálikov alebo trubkami. Tieto miešače, ktorým sa vraví statické, najskôr tekuté hmoty oddelia, ale potom ich spoja, aby sa zmiešali.

Jediné látky, ktoré sa miešajú ľahko, sú plyny. Na to, aby vytvorili rovnorodú zmes, stačí pohyb ich molekúl. Tým sa vysvetľuje, že vzduch má (takmer) všade rovnaký podiel kyslíka a dusíka a že znečistený vzduch nezostáva stáť nad zdrojom znečistenia.

Od obdobia, čo sa náš predok z mladšej doby kamennej usadil v úrodnom polmesiaci na Blízkom východe, dá sa jeho pokrok merať schopnosťou pripravovať zmesi. Hneď ako sa naučil zaobchádzať s ohňom, stal sa z primitívneho poľnohospodára a z pastiera výrobca keramiky (zmes ílu a piesku) a v dobe bronzovej hutník (zmes medi a cínu). O storočie neskôr umožnil strelný prach (zmes síry, dreveného uhlia) Európanom, aby ovládli svet. Zmiešavanie vyvolalo niekoľko ďalších revolúcií (oceľ ako zliatina železa s uhlíkom či palivová zmes pre výbušné motory), ktorým vďačíme za dnešný svet tonúci v zmesi vzduchu a plynov vyvolávajúcich skleníkový efekt. Následkom nepretržitého a náhodného miešania génov v jednej generácii za druhou z nás tak vývoj urobil vynaliezavých miešačov.

Zmiešavanie je rovnako staré ako svet, ktorého atómy sa začali krížiť hneď od svojho vzniku v termojadrových reaktoroch, ktorými sú hviezdy. Príroda však vie oddeľovať. Keď sa rodila naša planéta, najťažšie atómy (železo a nikel) klesali do hĺbky - ako sirup v koktaile - a vytvorili zemské jadro. Atómy sa tiež môžu samovoľne zoskupovať a organizovať sa chemickými väzbami - ako uhlík, ktorý sa dostal do roztavenej horniny a vykryštalizoval ako diamant. Život nie je nič iné než sled zmiešavania a odlučovania. Niektoré zmesi sú totiž definitívne: sú to všetky tie, ktoré sú ovládané zákonmi chaosu. Najlepším príkladom je biela káva, homogénny nápoj, v ktorom nie je možné rozoznať jeho zložky. Rozobrať túto zmes by znamenalo vyvolať spätne v obrátenom smere tisíce náhodných vírov, ktoré ju vytvorili. Molekulárne rozptýlenie mlieka v káve je teda nezvratné, pretože tu nastala strata informácie, a táto strata znamená zväčšenie entropie, čiže neporiadku vesmíru. Je pravda, že existujú technické metódy, ako od seba oddeliť i veľmi tesne zmiešané látky. Vynaložená energia však len zvyšuje infláciu celkovej entropie. Belgicky nositeľ Nobelovej ceny za chémiu Ilya Prigogine tvrdí, že tieto nezvratné javy určujú beh času. Nenahraditeľná strata informácie, ktorá vznikla prípravou bielej kávy, prispela k nenávratnosti času, a teda i ku strnutiu vesmíru.

(kab)