Революція в природознавстві й виникнення вчення про будову атома

Гіпотеза про атоми як неподільних частках речовини була відроджена в природознавстві й насамперед у фізику й хімії для пояснення таких емпіричних законів, як закони Бойля-Маріота й Гей-Люссака для ідеальних газів, теплового розширення тіл і різних хімічних законів. Справді, закон Бойля - Маріотта затверджує, що об'єм газу дорівнюється пропорційно його тиску, але не пояснює чому. Аналогічно цьому при нагріванні тіла його розміри збільшуються, але емпіричний закон теплового розширення не пояснює причину такого розширення.

Очевидно, що для такого пояснення необхідно вийти за рамки спостережуваних залежностей, які виражаються в емпіричних законах, і звернутися до теоретичних гіпотез і законів. На відміну від емпіричних законів вони містять поняття й величини, що ставляться до неспостережуваних об'єктів. Саме такими об'єктами є атоми, а також утворені з них молекули. За допомогою атомів і молекул у кінетичній теорії речовини переконливо пояснюються всі перераховані й інші відомі емпіричні закони. Дійсно, щоб відповістити на запитання: чому об'єм газу збільшується вдвічі, коли його тиск зменшується на стільки ж, ми уявляємо собі газ, що складається з величезного числа атомів або молекул, що рухаються безладно в різних напрямках і з різною швидкістю. Безпосередньо спостережуване й вимірюване зменшення тиск газу ми витлумачуємо як збільшення вільного пробігу тридцятилітніх його атомів і молекул, внаслідок чого зростає об'єм, займаний газом. Аналогічно цьому розширення тіл при нагріванні пояснюють зростанням середньої швидкості молекул, що рухаються.

Таким чином, властивості спостережуваних нами тіл і законів їхнього поводження ми пояснюємо за допомогою простих властивостей невидимих атомів і молекул. При цьому властивості більше складних утворень, якими є молекули, пояснюються також за допомогою атомів, так що атоми виявляються останніми, далі нерозкладними частками речовини, а точніше, хімічних елементів. Тому атом у хімії звичайно визначають як найменшу частину або одиницю хімічного елемента.

Пояснення, при яких властивості складних речовин або тіл намагаються звести до властивостей більше простих їхніх елементів або складових частин, називають редукціонистськими. Такий спосіб аналізу сприяв великому прогресу в розвитку природознавства. З його допомогою вдалося пояснити не тільки властивості численних тіл і явищ, але й емпіричних законів, які управляють ними.

Однак спроба відомості всіх різноманітних і складних властивостей і закономірностей тіл і явищ навколишнього світу до більше простого навряд чи могла вважатися успішної, хоча б тому, що на кожному рівні пізнання розкривалися нові границі й перебували нові неподільні останні частки матерії. Аж до кінця минулого століття такою часткою вважався атом, але найбільші відкриття у фізику привели до відмови від такої точки зору. Серед цих відкриттів слід зазначити, по-перше, виявлення явищ природної радіоактивності таких хімічних елементів, як радій і уран. Виявилося, що ці елементи в природних умовах випускають специфічні радіоактивні промені й у результаті перетворюються в інші хімічні елементи, а в остаточному підсумку - у свинець. Саме так витлумачили радіоактивні перетворення англійські фізики Ернест Резерфорд (1871-1937) і Фредерик Содді (1877-1956). Звідси безпосередньо випливало, що атоми зовсім не є незмінними, неподільними й останніми цеглинками світобудови. Незабаром після радіоактивності була відкрита дрібна частка електрики - електрон. В 1913 р. Э. Резерфорд, досліджуючи розсіювання а-часток атомами важких елементів, показав, що основна частина маси атома зосереджена в його центральній частині - ядрі, тому що від нього х-частки проходять безперешкодно. Ґрунтуючись на цих експериментах, він запропонував планетарну модель атома, відповідно до якої навколо масивного ядра обертаються по своїх орбітах негативно заряджені електрони.

Згодом ця модель була значно модифікована відомим датським фізиком Нільсом Бором (1885-1962) і іншими вченими. Виявилося, що електрони не можуть обертатися по будь-яких орбітах, а тільки по стаціонарним, тому що в противному випадку вони б безупинно випромінювали енергію й упали б на ядро, і атом мимовільно зруйнувався. Нічого подібного, однак, не спостерігається, тому що атоми є досить стійкими утвореннями. Всі ці й пов'язані з ними революційні відкриття неможливо було зрозуміти й пояснити з погляду старої, класичної фізики, і тому на початку чимало вчених уважали, що вони не тільки підривають матеріалістичний погляд на природу, але й заперечують об'єктивний зміст фізичної науки. Якщо колишні поняття й принципи цієї науки міняються, то, отже, у них не втримується ніякої істини. Так сприйняли нові відкриття у фізику деякі вчені. Відповідно одна частина вчених стала розглядати наукові істини просто як умовні угоди, прийняті з метою узагальнення емпіричного матеріалу, інша - як корисні інструменти для пророкувань, третя - як засобу для «економії мислення».

Подібні статті

Зниження харчової цінності нутрієнтів під час зберігання і перероблення
Харчування – фізична потреба людини. Їжа є вихідним матеріалом для побудови і відновлення кожної клітини організму людини. Підраховано, що за своє життя людина споживає в середньому близько 1,3 т білків, 12,5 т вуглеводів і 75 т води. За в ...

Характеристика антитіл та імуноглобулінів
Імуноглобуліни (антитіла) мають здатність специфічно з'єднуватись з антигеном і є найважливішими молекулами імунологічної системи. Тому докладне вивчення їх будови, властивостей і утворення є передумовою розуміння імунологічних механізмів. ...