Розвиток вчення про будову речовини

ФІЗИКА

Частина 5 АТОМНА ФІЗИКА

Розділ 15 БУДОВА АТОМА

15.1. Розвиток вчення про будову речовини

Здавна людську думку з нездоланною силою привертали до себе два світи: макросвіт – світ величезних скупчень речовини, світ великих і віддалених небесних тіл, який вивчали переважно астрономи, і світ дуже малих частинок речовини – мікросвіт, що є предметом вивчення переважно фізиків і хіміків.

У питанні про структуру речовини здавна існувало дві діаметрально протилежні думки: одна зводилась до того, що речовина має суцільну,

неперервну структуру, друга пов’язана з твердженням, що речовина має первинну зернисту будову. Дискретність (перервність) – істотна риса другого вчення про будову речовини.

Греко-римська антична культура створила уявлення про первинну дискретну будову речовини. Вже у вченні грецького філософа Левкіппа і його талановитого учня Демокріта знайшла відображення ідея, що речовина складається з величезної кількості найдрібніших частинок. Ці частинки Левкіпп назвав першотілами, згодом Демокріт

назвав їх атомами, оскільки вони вважались неподільними.

Продовжували і поглиблювали думки Демокріта про будову речовини грецькі філософи Емпедокл і особливо Епікур, який створив у Афінах свою школу, відому під назвою “Сад Епікура”. Пізніше античний мислитель Тіт Лукрецій Кар у своєму геніальному творі “Про природу речей” у поетичній формі виклав основу атомістичного вчення Левкіппа – Демокріта – Епікура.

Вчення про атоми протягом усього розвитку з давніх-давен і до теперішніх часів є найкращою ілюстрацією боротьби двох філософських напрямів: ідеалістичного, який намагався заперечувати атомістику, і матеріалістичного, який захищав наукову атомістику як об’єктивне вчення про навколишній світ.

Вивчення історії розвитку ідей про будову речовини показує, що серед прихильників атомістичної теорії були вчені, які вважали, що атом не є елементарною частинкою, що він має складну будову, що він не вічний, що він руйнівний. Такими вченими є, наприклад, англійський фізик і хімік Р. Бойль, російський фізик М. М. Пирогов. У 1816 р. лондонський лікар і хімік В. Праут висловив гіпотезу про те, що атоми всіх елементів є складними системами, побудованими з тих самих елементарних частинок, які є атомами найлегшого елемента – гідрогену. Підтвердженням цієї гіпотези було відкриття радіоактивності (1896 р.) французьким фізиком А. Беккерелем (1852-1908). Виходячи з дослідження розсіяння α-частинок різними речовинами, англійський фізик Е. Резерфорд (1871-1937) дійшов висновку (1911 р.), що атом має позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються електрони.

Створення й розвиток сучасної моделі атома й дослідження процесів, що відбуваються в атомах, проходили в нерозривному зв’язку із вченням про випромінювання й поглинання світла атомами. Це привело на початку XX ст. до відкриття квантової природи випромінювання світла.

У 1900 р. М. Планк сформулював гіпотезу, що світло випромінюється не неперервно, як це випливало із хвильової теорії світла, а у вигляді порцій – квантів енергії. А. Ейнштейн переніс дискретні уявлення з процесу випромінювання на саме світло, після чого атомне вчення охопило ще одну сферу – вчення про світло. З того часу квантова (фотонна) теорія світла почала інтенсивно розвиватись і привела до відкриття багатьох явищ. Потім вчення про кванти поширилось на всю атомну і молекулярну фізику.

Особливо велике значення квантові уявлення мали для теорії атома, яку 1913 р. розвинув датський фізик Н. Бор. Він створив квантову теорію будови атома і розвинув квантову теорію поглинання й випромінювання світла атомами. Для цього Н. Бору довелося зробити чимало нових припущень, які відрізнялися від тих, що випливали з механіки Ньютона і електронної теорії.

Сучасна атомна фізика вивчає будову електронної оболонки атомів, взаємодію їх, основи теорії валентності, а також найважливіші випадки хімічного зв’язку, для яких немає чіткої межі між фізикою атома і фізикою молекул.




Розвиток вчення про будову речовини