РАЗВИТИЕ ВЗГЛЯДОВ НА ПРИРОДУ АТОМА

DEVELOPMENT OF VIEWS ON THE NATURE OF THE ATOM

Iuliia Bobrova

Student, Department of Physical and Mathematical Disciplines and Vocational and Technological Education, Ishim pedagogical institute named after P. P. Yershov (branch) of Tyumen state university,

Russia, Ishim

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются история развития взглядов на природу атома, что является основой изучения квантовой физики.

ABSTRACT

This article discusses the history of the development of views on the nature of the atom, which is the basis for the study of quantum physics.

Ключевые слова: атом, элементарные частицы, квантовая теория.

Keywords: atom, elementary particles, quantum theory.

Атом – один из самых сложных из всех субъектов физики. Наиболее знакомую нам концепцию атома, которую в общих чертах западные ученые принимали с 1600-х до 1900-х годов, возникла еще у греческих философов в V веке до нашей эры. Их первые предположения говорили о том, что атом является твердой, неделимой фундаментальной частицей природы [2, с. 85]. Мы уже рассмотрели первое упоминание атома в представлении Демокрита. Однако Платон и его ученик Аристотель критиковали атомную теорию Демокрита, в большей степени на философских основаниях. Большая часть того, что известно об атомной философии ранних греков, известно по поэме  Аристотеля «О природе вещей». Греческая атомная теория значима исторически и философски, но она не имеет никакой научной ценности. Она не была основана на наблюдениях природы, измерениях, тестах или экспериментах. При этом даже с философской точки зрения возникали споры по этому вопросу. В философии Демокрита атомы существовали не только для материи, но и для таких качеств, как восприятие и человеческая душа. Например, кислоту вызывали атомы в форме иглы, в то время как белый цвет состоял из атомов с гладкой поверхностью. Атомы души считались особенно тонкими. Демокрит развивал свою атомистическую философию как срединную почву между двумя противоположными греческими теориями о реальности и иллюзии изменения. Платон ценил абстрактные идеи больше, чем физический мир, и отвергал идею о том, что такие атрибуты, как добро и красота, являются «механическими проявлениями материальных атомов». Демокрит считал, что материя не может двигаться в пространстве без вакуума и что свет – это быстрое движение частиц через пустоту, Аристотель отрицал существование вакуума, потому что не мог представить себе тела, падающие с такой же скоростью через пустоту. В средневековой христианской Европе популярность имела именно концепция Аристотеля – наука основывалась на откровении и разуме, а римско-католические богословы вообще отвергали Демокрита как материалиста и атеиста  [1, с.7].

Прошло более двух тысяч лет – научная теория стала больше опираться на эксперимент и математическую дедукцию. Современные физики поняли, что атом делим и что он не является твердым или неизменным. Представления о строении атома значительно изменились в XX веке под влиянием новых теоретических идей и экспериментальных данных.

Считается, что атом это мельчайшая единица, на которую можно разделить материю без выделения электрически заряженных частиц. Это также мельчайшая единица материи, обладающая характерными свойствами химического элемента.

Большая часть атома – это пустое пространство. Остальное состоит из положительно заряженного ядра протонов и нейтронов, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов. Ядро маленькое и плотное по сравнению с электронами, которые являются самыми легкими заряженными частицами в природе. Электроны притягиваются к любому положительному заряду своей электрической силой; в атоме электрические силы связывают электроны с ядром. Ядро является положительно заряженным центром атома и содержит большую часть его массы. Он состоит из протонов, которые имеют положительный заряд, и нейтронов, которые не имеют заряда. Протоны, нейтроны и окружающие их электроны являются долгоживущими частицами, присутствующими во всех обычных, естественно возникающих атомах. Другие субатомные частицы могут быть найдены в связи с этими тремя типами частиц. Они могут быть созданы только с добавлением огромного количества энергии, однако и очень недолговечны [3, с. 419].

Большая часть материи состоит из скопления молекул, которые относительно легко могут быть разделены. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов, соединенных химическими связями, которые разорвать гораздо труднее. Каждый отдельный атом состоит из более мелких частиц, а именно электронов и ядер. Эти частицы электрически заряжены, и электрические силы, действующие на заряд, ответственны за удержание атома вместе. Попытки разделить эти более мелкие составляющие частицы требуют все большего количества энергии и приводят к созданию новых субатомных частиц, многие из которых заряжены.

Из-за природы квантовой механики сложно составить изображение, полностью удовлетворительное при визуализации различных характеристик атома, что заставляет физиков использовать дополнительные изображения для объяснения различных свойств. Это заметно, например, при рассмотрении электронов: в некоторых отношениях электроны в атоме ведут себя как частицы, вращающиеся вокруг ядра; в других случаях электроны ведут себя как волны, застывшие вокруг ядра.

Среди отечественных ученых большой вклад в развитие и исследование атомной теории внес М.В. Ломоносов. Он разделял две части материи, одни называя элементами, другие – корпускулами. В 1897 году был открыт электрон и Дж. Дж. Томсоном была представлена новая модель атомного строения, однако вскоре была раскритикована и доказана ее несостоятельность. В частности это произошло из-за того, что она противоречила опытам британского физика Эрнеста Резерфорда («отец» ядерной физики). Именно он в начале XIX столетия доказал, что атом имеет ядро, вокруг которого двигаются электроны. 

Масштабный прорыв в исследовании строения атома был сделан Н. Бором, именно он пришел к выводу, что описание систем атомов не должно ограничиваться привычным представлениями классической  физики. Это послужило дальнейшему углубленному изучению темы. Подтверждение теории о деление атома произошло в 1939 году, когда открыли уран.

Список литературы:

1. Кумар, М. Квант: Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности / М., АСТ, CORPUS ¾ 2015,  с. 591
2. Юшкевич, А. П., История математики в средние века / М., Дрофа, 1961
3. Давыдов, А.С. Квантовая механика: Учебное пособие / А.С. Давыдов. - СПб.: BHV, 2011. - 704 c.