Zmniejszanie ludzi to motyw przewijający się w fantastyce od bardzo dawna. Weźmy choćby bohaterkę „Alicji w krainie czarów” z 1865 r. i jej nieustające zmiany rozmiarów ciała, nad którymi nijak nie mogła zapanować. W niezliczonych książkach, filmach i komiksach pojawiają się tajemnicze promienie, które zmniejszają ludzi i różne przedmioty. Nic więc dziwnego, że bohater trafiającego niedługo na ekrany kin filmu „Ant-Man” potrafi się skurczyć do wielkości mrówki. Co ciekawe, zgodnie z prawami fizyki taki zabieg naprawdę uczyniłby z niego superbohatera!

Zanim jednak do tego dojdziemy, musimy zastanowić się nad samym zmniejszaniem czegokolwiek, a w szczególności człowieka. Najprościej byłoby to zrobić, pozbywając się większej części materii, z której dany obiekt jest zbudowany.

Jak ścisnąć atomy?

Prowadzi to jednak w ślepą uliczkę, którą już dawno temu wskazał znany pisarz Isaac Asimov: „Miniaturyzacja nie ma sensu, dopóki nie zminiaturyzujemy samych atomów. Inaczej malutki człowiek miałby malutki mózg zbudowany z niewielkiej liczby atomów – zbyt małej, aby taki zminiaturyzowany człowiek mógł być bardziej inteligentny od mrówki. A zgodnie z prawami fizyki kwantowej miniaturyzacja atomów jest niemożliwa”.

Zgadza się z tym polski specjalista w dziedzinie fizyki kwantowej dr hab. Andrzej Dragan z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. „Nie ma na Ziemi takiej siły, która pozwoliłaby ścisnąć człowieka do rozmiarów mrówki przy zachowaniu jego masy” – mówi uczony. Takie zjawisko może zachodzić w ekstremalnych warunkach, np. we wnętrzu gwiazd neutronowych. Atomy zostają tam tak ściśnięte, że powstaje z nich supergęsta materia złożona z samych neutronów. Z czegoś takiego nie dałoby się jednak stworzyć człowieka, którego ciało działa dzięki reakcjom chemicznym między atomami.

Dr Spiros Michalakis z California Institute of Technology, który był konsultantem naukowym filmu „Ant-Man”, sugeruje inne rozwiązanie. Ostatecznie materia w większości składa się z próżni. Elektrony obiegające jądro złożone z protonów i neutronów stanowią tylko ułamek objętości całego atomu. Można więc wyobrazić sobie, że go trochę zmniejszymy. Jeśli skłonimy elektrony, by krążyły bliżej jąder, atomy staną się mniejsze, a nasz człowiek mrówka zachowa swoją wagę i złożoność budowy. Jak to zrobić? Tego naukowcy na razie nie wiedzą. Twórcy Ant-Mana odwołują się do fikcyjnej „cząsteczki Pyma”, która miałaby pozwalać na dowolne ściskanie bądź rozciąganie atomów.

Mały, czyli wytrzymały

„Nie można bezkarnie kogoś przeskalować, bo zmiana rozmiarów kompletnie zmienia zasady mechaniki odnoszące się do tego obiektu. Można jednak bez problemu wyobrazić sobie, dlaczego zgodnie z prawami fizyki samo zmniejszenie człowieka mogłoby uczynić go superbohaterem” – mówi dr hab. Dragan. Najłatwiej jest wytłumaczyć to na przykładzie zwierząt różnej wielkości.

Małe stworzenia, takie jak koty, mają bardzo cienkie kości w stosunku do całego organizmu. Z kolei szkielet słonia jest tak masywny, że zajmuje bardzo dużo miejsca w jego ciele. Dzięki temu to ogromne zwierzę może w ogóle funkcjonować na lądzie. Im większe rozmiary, tym masywniejsze muszą być kości. Dlatego gigantyczne pająki z „Władcy Pierścieni” czy „Hobbita” nie mogłyby istnieć – byłyby tak ciężkie, że masa ich ciał połamałaby im szkielety, czyli chitynowe pancerze.

A co z mrówką? Ona w ogóle nie ma kości, bo ich nie potrzebuje. „Jeśli zmniejszylibyśmy człowieka do takich rozmiarów, zachowując przy tym ludzką budowę ciała, jego wytrzymałość byłaby ogromna” – wyjaśnia dr hab. Dragan. Wynika to także z faktu, że pomniejszone mięśnie dałyby Ant-Manowi nadnaturalną siłę. Prawdziwa mrówka jest wszak w stanie podnieść obiekt sto razy cięższy niż ona sama!