Часть 5 АТОМНАЯ ФИЗИКА

Раздел 15 СТРОЕНИЕ АТОМА

15.1. Развитие учения о строении вещества

Издавна человеческую мысль с непреодолимой силой привлекали к себе два мира: макромир - мир огромных скоплений вещества, мир больших и отдаленных небесных тел, который изучали преимущественно астрономы, и мир очень малых частиц вещества - микромир, что является предметом изучение преимущественно физиков и химиков.

В вопросе о структуре вещества издавна существовало два диаметрально противоположных мнения: одна сводилась к тому, что вещество имеет сплошную, непрерывную структуру, вторая связана с утверждением, что вещество имеет первичную зернистую структуру. Дискретность (прерывность) - существенная черта второго учения о строении вещества.

Греко-римская античная культура создала представление о первичной дискретное строение вещества. Уже в учении греческого философа Левкиппа и его талантливого ученика Демокрита нашла отражение идея, что вещество состоит из огромного количества мельчайших частиц. Эти частицы Leucippus назвал першотілами, впоследствии Демокрит назвал их атомами, поскольку они считались неделимыми.

Продолжали и углубляли мысли Демокрита о строении вещества греческие философы, и особенно Эмпедокл Эпикур, который создал в Афинах свою школу, известную под названием «Сад Эпикура». Позже античный мыслитель Тит Лукреций Кар в своем гениальном произведении «О природе вещей» в поэтической форме изложил основу атомистического учения Левкиппа - Демокрита - Эпикура.

Учение об атомах в течение всего развития с древних времен и до нынешних времен является лучшей иллюстрацией борьбы двух философских направлений: идеалистического, который пытался возражать атомистику, и материалистического, который защищал научную атомистику как объективное учение о окружающий мир.

Изучение истории развития идей о строение вещества показывает, что среди сторонников атомистической теории были ученые, которые считали, что атом не является элементарной частицей, что он имеет сложное строение, что он не вечен, что он разрушительный. Такими учеными являются, например, английский физик и химик Г. Бойл, российский физик М. М. Пирогов. В 1816 г. лондонский врач и химик В. Праут высказал гипотезу о том, что атомы всех элементов являются сложными системами, построенными из тех же элементарных частиц, которые являются атомами самого легкого элемента - водорода. Подтверждением этой гипотезы было открытие радиоактивности (1896 г.) французским физиком А. Беккерелем (1852-1908). Исходя из исследования рассеяния α-частиц различными веществами, английский физик Э. Резерфорд (1871-1937) пришел к выводу (1911 г.), что атом имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны.

Создание и развитие современной модели атома и исследования процессов, происходящих в атомах, проходили в неразрывной связи с учением о излучения и поглощения света атомами. Это привело в начале XX в. к открытию квантовой природы излучения света.

В 1900 г. М. Планк сформулировал гипотезу, что свет излучается не непрерывно, как это следовало из волновой теории света, а в виде порций - квантов энергии. А. Эйнштейн перенес дискретные представления с процесса излучения на свет, после чего атомное учение охватило еще одну сферу - учение о свете. С того времени квантовая (фотонная) теория света начала интенсивно развиваться и привела к открытию многих явлений. Затем учение о кванты распространилось на всю атомную и молекулярную физику.

Особенно большое значение квантовые представление имели для теории атома, которую 1913 г. развил датский физик Н. Бор. Он создал квантовую теорию строения атома и развил квантовую теорию поглощения и излучения света атомами. Для этого Н. Бору пришлось сделать немало новых предположений, которые отличались от тех, что следовали с механики Ньютона и электронной теории.

Современная атомная физика изучает строение электронной оболочки атомов, их взаимодействие, основы теории валентности, а также важнейшие случаи химической связи, для которых нет четкой границы между физикой атома и физикой молекул.