Валентин Иванов - Размышления о природе вещей и идей

1) существуют атомы любых форм и размеров (в том числе размером с целый мир);

2) все направления и все точки в Великой Пустоте равноправны;

3) атомы двигаются в Великой Пустоте в любых направлениях с любыми скоростями.

Последнее положение очень важно для теории Демокрита. По существу, из него следует, что движение само по себе не нуждается в объяснении, причину нужно искать только для изменения движения. В этом отношении учение Демокрита о причинах движения предвосхитило идеи Ньютона на два тясячелетия.

Наиболее значимой работой Демокрита следует полагать «Великий мирострой», космологическую работу, охватывавшую практически все доступные в то время области знания. Кроме того, на основе списков Диогена Лаэрция Демокриту приписывают авторство таких работ, как «О душевном расположении мудреца», «О добродетели», «О планетах», «О чувствах», «О разнице форм», «О вкусах», «О цветах», «Об уме», «О логике или канонах», «Причины небесных явлений», «Причины воздушных явлений», «Причины наземных явлений», «Причины огня и огненных явлений», «Причины звуков», «Причины семян, растений и плодов», «Причины живых существ», «О соприкосновении круга и шара», «О геометрии», «Об иррациональных линиях и телах», «Числа», «Проекции», «Большой год», «Описание неба», «Описание земли», «Описание полюсов», «Описание лучей», «О ритмах и гармонии», «О поэзии», «О красоте стихов», «О пении», «Врачебная наука», «О диете», «О живописи», «Земледелие», «О военном строе» и др.

Лишь в XIX веке атомистическая гипотеза получила первое экспериментальное подтверждение в опытах с газами английского физика и химика Джона Дальтона. По существу, абсолютно все сведения об атомах, описанные Демокритом, оказались буквально «высосанными из пальца» великого фантазёра, за исключением самой идеи о том, что все материальные тела состоят из мельчайших, невидимых глазу, неделимых частиц, называемых атомами. ХХ-й век опроверг и эту идею, продемонстрировав, что в природе имеются атомы, способные распадаться самостоятельно, а другие атомы могут быть расщеплены под искусственным воздействием на них более мелких субатомных частиц.

В 1907 году, когда основной источник электричества, отрицательно заряженный электрон уже был открыт, Джозеф Джон Томсон предложил три правдоподобных варианта возможного строения атома, объясняющие его электронейтральность:

– Каждый отрицательно заряженный электрон спарен с гипотетической положительно заряженной частицей, и эта пара блуждает внутри атома.

– Отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг сосредоточенной в центре атома области положительного заряда, равного по абсолютной величине суммарному заряду всех электронов атома.

– Электроны погружены в сферическое облако положительного заряда с равной везде плотностью заряда внутри этой сферы, где могут свободно двигаться.

Модели атома от Демокрита до наших дней

Томсон в своей статье предположил, что наиболее вероятно строение атома по третьей модели, которая получила название «пудинг с изюмом». В этой же статье Томсон отвергает ранее предложенную им «вихревую» модель строения атома. В модели Томсона электроны могли свободно вращаться по кольцевым орбитам, которые стабилизировались взаимодействиями между электронами, а линейчатые спектры объясняли разницей энергий при движении по разным кольцевым орбитам. Томсон позднее пытался объяснить с помощью своей модели яркие спектральные линии некоторых химических элементов, но не особо в этом преуспел. Тем не менее, модель Томсона (также как подобная модель сатурнианских колец для электронов атомов, которую выдвинул тоже в 1904 году Нагаока, по аналогии с моделью колец Сатурна Джеймса Клерка Максвелла) стала ранним предвестником более поздней и более успешной модели Бора, представляющей атом как подобие Солнечной системы.

Автор планетарной модели атома Эрнест Резерфорд (1871 – 1937)

Модель атома Томсона 1904 года была опровергнута в эксперименте по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге в 1909 году, который был проанализирован Эрнестом Резерфордом в 1911 году, предположившим, что в атоме есть очень малое ядро, содержащее очень большой положительный заряд (в случае золота, достаточный, чтобы компенсировать заряд около 100 электронов), что привело к созданию планетарной модели атома Резерфорда. Сама идея планетарной модели основывалась на том, что закон всемирного тяготения Ньютона, объясняющий эллиптические орбиты планет солнечной системы действием гравитационных сил, и закон Кулона, описывающий силы притяжения-отталкивания зарядов, имеют один и тот же вид, только в законе Кулона произведение масс тяготеющих тел заменено на произведение зарядов, а обратная квадратичная зависимость сил от расстояния остаётся той же самой. Значит, форма орбит должна оставаться той же самой у вращающихся планет и электронов. Далеко не часто упоминают, что в своей публикации Резерфорд упомянул, что существенным недостатком планетарной модели является её неустойчивость.