Возникновение химической атомистики кратко

Обновлено: 02.07.2024

Считалось уместным начинать всевозможные статьи и книги, освещающие историю современной атомистики, с этой фразы. Она принадлежит нобелевскому лауреату Роберту Фейнману и произнесена была почти сорок лет назад. Надо полагать, ныне ученый внес бы в нее определенные коррективы: ведь наука заглянула значительно дальше, в глубь вещества, и научная картина мира выглядит теперь гораздо более сложной.

И тем не менее именно атом является важнейшим понятием, в немалой степени определяющим устройство мироздания.

Многие философы и естествоиспытатели на протяжении тысячелетий так или иначе обсуждали предмет атомистики. В античные времена лучшим выразителем ее сущности, пожалуй, был Демокрит (около 460–370 гг. до н. э.). Исходные пункты его представлений таковы:

Из ничего ничто произойти не может; ничто существующее не может быть уничтожено, и всякое изменение состоит лишь в соединении и разделении.
Нет случайности, а всему есть причина и необходимость.
Атомы, бесконечные по числу и по форме, своим движением, столкновением и возникающим оттого круговращением образуют видимый мир.
Различие предметов зависит только от различия числа, формы и порядка атомов, из которых они образованы.
Дух, как и огонь, состоит из мелких, круглых, гладких, наиболее легко подвижных и легко всюду проникающих атомов, движение которых составляет явление жизни.

Джон Дальтон

Под знаком атомно-молекулярного учения эволюционировало естествознание в том столетии и к исходу его составило прочную основу классической химии, достигшей выдающихся успехов как в экспериментальных работах, так и в области теории. Но по-прежнему оставался неразрешимым сакраментальный вопрос: что же представляет собой атом?

Дальтон в дневниковой записи от 6 сентября 1803 г. перечисляет следующие особенности атомов:

Материя состоит из мельчайших частиц, или атомов.
Атомы неделимы и не могут создаваться или разрушаться.
Все атомы данного элемента одинаковы и имеют один и тот же неизменный вес.
Атомы разных элементов обладают различным весом.
Частицы или соединения сформированы из определенного числа атомов состоящих из них элементов.
Вес сложной частицы представляет собой сумму весов составляющих ее атомов.

Дмитрий Иванович Менделеев

Химические атомы каждого элемента неизменны.
Видов атомов столько, сколько есть химических элементов (на 1892 г. – около 70).
Все атомы данного элемента одинаковы.
Атомы имеют вес – несомненно различие (относительного) веса атомов различных элементов.

Уильям Крукс

Однако надо упомянуть еще две атомистические проблемы, решение которых оставалось неясным.

В целом же неопределенность природы атомных весов оказывалась нерешенной проблемой атомистики конца XIX в.

Начало этой революции принято связывать с открытием Х-лучей, явления радиоактивности и электрона. Сюда же справедливо добавить обнаружение плеяды инертных газов, что впоследствии сыграло существенную роль в разработке теории строения атомов и установлении ее связи с периодическим изменением свойств химических элементов. Неоценимое значение для развития теоретической физики имела планковская теория квантов. Кратко охарактеризуем историческую последовательность этих фундаментальных открытий.

Получившие название рентгеновых, Х-лучи были открыты 8 ноября 1895 г. немецким физиком В.Рентгеном в его лаборатории в Вюрцбурге.

Явление испускания соединениями урана нового вида излучения, позднее (в 1898 г.) названного радиоактивностью, обнаружил 1 марта 1896 г. французский физик А.Беккерель в лаборатории прикладной физики Парижского национального естественно-исторического музея.

Наконец, обнаружение инертных газов – это в основном заслуга английского химика и физика У.Рамзая. Аргон был открыт в августе 1894 г. (надо отметить, что этот инертный элемент одновременно и независимо обнаружил также Дж.Рэлей, соотечественник Рамзая). Земной гелий был идентифицирован спектральным методом в марте 1895 г. Открытия криптона (май 1898 г.), неона и ксенона (июнь 1898 г.) Рамзай осуществил совместно со своим ассистентом М.Траверсом. М.Планк сформулировал свою гипотезу о квантах 14 декабря 1900 г.

Эти события навсегда вошли в историю как свидетельство необычайного взлета научной мысли, причем имевшего место за весьма короткое время. Все перечисленные открытия стали результатом экспериментальных исследований, а не следствием развития умозрительных теоретических представлений (исключение, да и то с оговорками, представляет лишь гипотеза Планка). Далее, эти открытия следует рассматривать как своевременные, поскольку уже в достаточной степени сложились предпосылки для их осуществления. Наконец, открытия Х-лучей, явления радиоактивности и электрона взаимообусловлены и взаимосвязаны. Лишь открытие инертных газов выглядит несколько обособленным.

ЛИТЕРАТУРА

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэнде М. Фейнмановские лекции по физике. М.: Мир, 1965, вып. 1.

Содди Ф. История атомной энергии. Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1979.

Фигуровский Н.А. Очерк общей истории химии. Развитие классической химии в XIX столетии.

Менделеев Д.И. Периодический закон. Основные статьи. М.: Изд-во АН СССР, 1958.

Крукс В. О происхождении химических элементов. М., 1886.

Crookes W. Elements and meta-elements. Trans. Chem. Soc., 1888, v. 53, p. 487–504.

Греческая форма атомизма плодотворно повлияла на развитие науки. Наиболее полно и в ясном изложении дошли до нас изустные и письменные работы древних греков. Древние греки одними из первых стали изучать природу с помощью методов (примитивных в нашем понимании), сформулированных в их научных диспутах, лекциях. В Древней Греции человеческий разум осознавал свою силу, и именно тогда начали появляться систематические научные исследования.

Содержание работы

Атомистика философов Древней Греции и Рима
Атомистика в период до XVII в
Физика в XVIII и XIX вв
Атомистика конца XIX – начала XX в
Атомистика первой половины XX в
Атомистика в предвоенные годы
Атомистика от послевоенных лет до наших дней
Заключение
Список литературы

Содержимое работы - 1 файл

Атомистическая теория.docx

Атомистика философов Древней Греции и Рима

Атомистика в период до XVII в

Физика в XVIII и XIX вв

Атомистика конца XIX – начала XX в

Атомистика первой половины XX в

Атомистика в предвоенные годы

Атомистика от послевоенных лет до наших дней

Человечество с древних времен искало новые источники энергии. К середине XX столетия были освоены почти все ее природные источник, причем использование их в промышленных масштабах привело к значительному загрязнению отходами производства окружающей среды, особенно в крупных, промышленно развитых городах.

Овладение же ядерной энергией – величайшее, ни с чем не соизмеримое достижение науки и техники XX в. Высвобождение внутриядерной энергии атома, проникновение в природные кладовые тайн вещества, атома превосходит все, что когда-либо ранее удавалось сделать людям. Новый источник энергии огромной мощности сулил богатейшие неоценимые возможности.

Для открытия такого вида энергии, как внутриядерная энергия атома, понадобились долгие годы упорной и самоотверженной работы ученых многих поколений и разных стран. Высвобождение внутриядерной энергии атома потребовало такого уровня развития науки, такого научно-технического оборудования, таких аппаратуры, химических материалов, такой высокой культуры и техники производства, которые смогли сложиться в мире только к середине XX столетия. Однако человечество должно было пройти долгий путь поисков, преодолеть множество препятствий, отвергнуть прежние представления о природе вещей.

Народы Азии и Африки в глубокой древности многое сделали для понимания природных явлений и основных законов природы.

Древние цивилизации Китая, Индии, Вавилона, Египта, Греции заложили фундамент, на котором возникло натурфилософское учение, теоретическое мышление, преобразующее мифологию в эпос и формирующее при этом основные принципы строения и превращения веществ.

Натурфилософские представления, возникшие в древнем мире, в строгом смысле теоретическим мышлением становятся только в Греции.

В Индии атомистическая точка зрения была окрашена спиритуалистической тенденцией одухотворения природы, чего нет в греческой атомистике, поскольку греки развивали материалистический атомизм.

Атомистика философов Древней Греции и Рима.

Характерные черты естествознания того времени – это накопление эмпирического материала, попытки объяснить мир с помощью общих умозрительных гипотез и теорий, в которых предсказывалось, предвосхищалось немало позднейших научных открытий. К примеру, в ту эпоху зародились идеи об атомарном, дискретном строении материи.

Непосредственными предшественниками атомистов были Эмпедокл (490-430 до н. э.) и Анаксагор (500-428 до н. э.), они выдвинули концепцию элементов, из которых построена Вселенная.

Ученые Древней Греции за свои смелые идеи и высказывания подвергались наказаниям и преследованиям. Так, Анаксагор был изгнан из Афин за утверждение о том, что вопреки укоренившимся верованиям солнце, луна, звезды являются лишь раскаленными камнями и не имеют божественной природы.

Философы Левкипп и его ученик Демокрит (460-370 до н. э.) стали основателями атомистической теории. По учению Левкиппа материя состоит из отдельных частиц – атомов, находящихся в пустом пространстве, и слишком мелких, чтобы их можно было увидеть в отдельности. Атомы непрерывно движутся в пространстве и воздействуют друг на друга при помощи толчков и давления.

Более полно и стройно атомистическая теория была изложена великим древнегреческим философом-материалистом Демокритом. Хотя им было написано много сочинений по математике, физике, астрономии, медицине, филологии, теории музыки и др., но из многочисленных его сочинений до нас дошло только около 300 фрагментов.

В сочинениях Демокрита много сказано о душе, о человеческих отношениях, о мышлении, об этике и другом, но нас в данном случае интересуют только атомы, только материалистическое воззрение Демокрита.

Приведем некоторые принципиальные положения Демокрита, имеющие отношение к атомистической теории:

1. Ничто не возникает из ничего и ничего не переходит в ничто.

2. Материя состоит из бесконечного числа мельчайших, неделимых частиц – атомов.

3. Атомы вечны и неизменны, а все сложные тела, из них состоящие, изменчивы и преходящи.

5. Атомы вечно движутся. Движение всегда присуще атомам и происходит в силу господства во Вселенной закона универсальной необходимости.

6. Атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме.

7. Во Вселенной существует бесконечное множество миров. Наш мир один из них.

8. Различие между вещами связано с различием их атомов по числу, величине, форме.

Естественно-научное мировоззрение древних получило свое развитие в трудах знаменитого философа того времени Аристотеля (384-322 до н. э.). В своем творчестве он охватил почти все существовавшие тогда отрасли знаний. Хотя Аристотель критиковал своего учителя философа-идеалиста Платона (427-347 до н. э.), он не был материалистом. Он признавал объективное существование материального мира и его познаваемость, но противопоставлял земной и небесный миры, верил и учил верить в существование божественных сил.

Аристотель считал, что все космические тела состоят из эфира, основного элемента природы, в котором изначально заложено совершенное движение по кругу.

Естественный путь познания природы, учил Аристотель, идет от менее известного и явного для нас к более явному и известному с точки зрения природы вещей. Он рассматривал такие общие понятия, как материя и движение, пространство и время, конечное и бесконечное.

Представитель афинской школы Эпикур (341-270 до н. э.), а за ним Лукреций пытались существованием атомов объяснить все естественные и социальные явления. Лукреций рисует модель движения атомов, уподобляя его движению пылинок в солнечном луче в темной комнате. Это по существу одно из первых в истории естественных наук описание молекулярного движения. Созданная древними философами теория атомов совпадает с современными концепциями только в самых общих чертах.

Гениальные догадки философов- материалистов, атомистов Древней Греции и Рима предопределили рождение современной атомистической теории – физики атома, ядерной физики. Мы и сегодня поражаемся изумительным научным догадкам и идеям древних философов, основанным только на чисто умозрительных предположениях почти без всяких экспериментальных подтверждений. Это лишний раз доказывает, что возможностям человеческого разума нет пределов. Экскурсом в древность мы хотели подчеркнуть, что толчком к поискам энергии атомного ядра явился вывод древнегреческих и других древних философов о том, что материя состоит из бесконечного числа мельчайших неделимых частиц – атомов. Наука XIX и XX вв., непрерывно обогащаясь новыми знаниями и идеями, подтверждаемыми научными экспериментами и теориями, продвигалась вперед к познанию атома. Движение к высвобождению внутриядерной энергии сопровождалось длительным, многовековым накоплением знаний во многих отраслях науки.

Атомистика в период до XVII в.

В период средневековья атомистика переживала тяжелые времена. В средние века господствовали схоластика, теология и открытия в науке были спорадическими. И в те времена люди немало сделали, продвигаясь к вершинам познания, но все же такого расцвета, как в Древней Греции и Риме, в странах Западной Европы не наблюдалось.

Средневековый Восток имел более широкие, чем Западная Европа, связи со многими близкими и далекими странами, что способствовало развитию геометрии, алгебры, тригонометрии, медицины и других наук. Так, труды Аристотеля, Птолемея и других пришли в Европу в переводах с арабского. Арабы были как бы связующим звеном между античной и средневековой культурой и наукой.

В 1121 г. в Средней Азии появился курс физики Аль-Хазини, в котором были таблицы удельных весов ряда твердых и жидких тел. Много сделал хорезмский ученый Бируни (973-1048) в опытах по определению удельной массы веществ. В Бухаре жил знаменитый ученый философ Абу Али Ибн Сина (Авиценна). В своих работах он, последователь учения Аристотеля и позднее неоплатонизма, проповедовал вечность материи.

В середине XV в. в экономическом, политическом и культурном развитии Европы начинают отчетливо проступать новые, самобытные черты.

Николай Коперник (1473-1543) сломал общепризнанную до того концепцию мироздания, по которой Земля считалась неподвижной по отношению к Солнцу. Коперник отбросил геоцентрическую систему Птолемея и создал гелиоцентрическую систему мироздания. Возникнув в астрономии, она распространилась и на физику, дав новый импульс развитию атомистических идей. Атомы неощутимы, считал Коперник, несколько атомов не составляют видимого тела. И все же число этих частиц можно так умножить, что их будет достаточно для слияния в заметное тело. Коперник вплотную подошел к материалистической атомистике. В эпоху Возрождения физические наблюдения и опыты еще не носили систематического характера, хотя и были достаточно широко развиты.

Началу использования в физике экспериментального метода положил Галилео Галилей (1564-1642), итальянский физик, механик, астроном, один из основателей естествознания. Его влияние на развитие механики, оптики, астрономии неоценимо. Основа мировоззрения Галилея – признание объективного существования мира, т. е. существования вне и независимо от человеческого сознания. Галилей считал, что мир бесконечен, материя вечна. Материя состоит из абсолютно неделимых атомов, ее движение – единственное, универсальное механическое перемещение. Галилей экспериментально подтвердил ряд гипотез древних философов об атомах. В своих трудах он поддержал гелиоцентрическую систему мироздания, за что жестоко пострадал от католической инквизиции.

В подготовке создания периодической системы элементов большую роль сыграло открытие законов химической атомистики в начале XIX в. В основных чертах развитие мысли химиков шло в рамках тех же трех этапов и соответственно трех категорий диалектической логики, отмеченных Энгельсом.

В XVI и XVII вв. исследование вещества не выходило за пределы единичности, причем не только химических элементов, но и химических соединений. Химики в это время по необходимости ограничивались лишь изучением отдельных веществ и их индивидуальных свойств. Типичным для такого подхода было открытие Глаубером (1648) сернокислого натрия (Sal mirabile) и его слабительного действия.

В XVIII в., в связи с теорией флогистона, а затем в еще большей степени в связи с кислородной теорией Лавуазье, мышление химиков достигло более высокого этапа и перешло к раскрытию момента особенного в химических отношениях химически сложных веществ. В этот период химики уже не ограничиваются исследованием превращений отдельных веществ, а группируют эти превращения по признакам различных типов химических реакций (окисления, восстановления, нейтрализации, обмена и т. д.).

На рубеже XVIII и XIX вв. началось первое еще не вполне определенное обнаружение момента всеобщего, пока еще в виде эмпирических правил и обобщений (стехиометрические законы Рихтера и Пруста).

С установлением атомной теории все химические превращения оказались связанными между собой единым общим законом, согласно которому любая форма вещества не возникает из ничего и не превращается в ничто; в природе происходят только взаимные переходы различных форм химического вещества друг в друга, причем в основе этих переходов лежат различные соединения и разъединения атомов.

В итоге открытие химической атомистики Дальтоном можно рассматривать с логической стороны как переход мышления химиков от единичного через особенное ко всеобщему. Стоя на таких позициях, можно легко понять, почему Ломоносов в середине XVIII в. не мог сделать того, что сделал Дальтон 40—50 лет спустя, хотя способность к теоретическому мышлению у него была развита не меньше, а, пожалуй, значительно больше, нежели у Дальтона. Дело в том, что в середине XVIII в. химические исследования еще не выходили за рамки единичности, да и то количественный химический состав не был еще установлен даже у воды, не говоря уже о более сложных в химическом отношении веществах. Подняться же сразу от не раскрытого еще до конца единичного непосредственно к всеобщему (атомным представлениям) можно было только разве в виде догадки или гипотезы, что мы и видим у Ломоносова.

Само введение атомного веса Дальтоном прошло те же три стадии. Закон постоянства и определенности химического состава, открытый Прустом, констатировал постоянство и определенность состава у единичных, отдельно взятых веществ. Закон паев, или эквивалентов, открытый Рихтером, устанавливал наличие особенных отношений у различных веществ, вступающих в однотипные, особенные химические реакции, например в реакцию нейтрализации. Основной закон атомистики, исходящий из представления об атомных весах, выражал отношения в химическом составе вещества и в его превращениях в общей форме: состав любого вещества и его возможные превращения определяются числом и качеством атомов, входящих в его частицу, и их атомными весами.

Точно такое же положение мы встречаем и в истории химии. После открытия периодического закона (всеобщего) дальнейшие открытия, а в особенности синтез новых элементов (единичного), а также возможность предвидения их целых групп и семейств (особенного) сделались логическим следствием этого закона. Следовательно, здесь открылся для мышления химиков путь перехода от всеобщего к единичному и особенному.

Аналогичным образом после открытия законов атомистики стало возможно предвидение новых химических веществ и их свойств. Так, опираясь на закон простых кратных отношений, как закон атомистики, Дальтон в 1810 г. предсказывает существование такого соединения между водородом и кислородом, в котором кислорода будет относительно в два раза больше, чем в воде. В 1818 г. Тенар действительно открывает такое соединение — перекись водорода. Другим примером может служить предсказание и открытие Шорлеммером нормального пропилового спирта на основании теории химического строения, как дальнейшего развития атомистики, о чем подробнее будет сказано ниже.

В приведенных примерах единичное (новые химические вещества — элементы и соединения) открывалось на основе применения общих законов химии, следовательно, в порядке движения мысли химиков от всеобщего к особенному и единичному. Наконец, надо учесть еще одно обстоятельство. Если в окончательном, логически обобщенном виде, т. е. в форме закона природы, всеобщее открывается лишь в итоге движения научной мысли, когда она прошла этапы единичного и особенного, то идея о всеобщем в виде натурфилософской догадки или более определенной естественнонаучной гипотезы может возникнуть и реально возникает значительно раньше и дает общее направление научному развитию. В таком случае поиски всеобщего могут начаться и начинаются в истории науки еще до познания особенного и даже единичного.

Однако, как это уя^е отмечалось в отношении гипотезы Праута, такие поиски не могут привести к конкретным положительным результатам до тех нор, пока мышление ученых не пройдет стадий познания единичного и особенного, как необходимой логической и исторической предпосылки открытия всеобщего. В процессе же дальнейшего восхождения от единичности к особенности и от особенности к всеобщности первоначальная догадка, нередко высказанная в весьма наивной форме, постепенно уточняется, опирается на отдельные, пока еще немногочисленные факты и превращается, таким образом, в гипотезу.

Последняя, в свою очередь, в ходе дальнейшего движения ко всеобщему, очищается от постороннего материала, привнесенного в нее самими исследователями, и в итоге превращается в закон или теорию.

Как мы уже видели, таков был путь открытия закона сохранения и превращения энергии. Сама идея о неразрывности материи и движения, составившая философскую основу этого открытия, была высказана в качестве натурфилософской догадки. Как гипотезу эту идею высказал Декарт, а после него Ломоносов в более обоснованном виде. Но в качестве физического закона ее открытие стало возможно лишь в середине XIX в. Таким образом, идея о всеобщем как бы витала перед мысленным взором ученых задолго до ее воплощения в физический закон, и, витая перед ними, она толкала их мысль в определенном направлении.

Точно так же атомистическая идея родилась в древности в виде натурфилософской догадки, а химической гипотезой стала лишь у Бойля, а еще тверже — у Ломоносова. В закон же она превратилась с момента открытия Дальтоном закона простых кратных отношений как общего закона состава и строения химически сложных веществ. Следовательно, и в химии всеобщее витало перед мысленным взором ученых задолго до его открытия в форме химической теории и химического закона, а витая таким образом, оно давало научной мысли соответствующее направление. Особенно наглядно направляющее влияние идеи о всеобщем сказалось на самом Дальтоне в процессе сделанных им открытий, как это показано в исследованиях Роско и Гардена, о чем речь будет идти ниже.

Итак, при общей, в конечном счете, последовательности движения научной мысли от единичного к особенному и от особенного к всеобщему возникают иногда весьма сложные взаимоотношения и влияния между этими тремя этапами познания, а также своеобразное забегание мысли вперед, составляющее необходимое условие всякого научного прогресса. Все это исключает возможность применения ко всем случаям жизни одной и той же, заранее составленной логической схемы (единичное, особенное, всеобщее), а требует конкретного исследования реальной истории каждого отдельного естественнонаучного открытия. На это указывал еще Энгельс.

Если вы студент, значит перед вами стоит тысяча возможностей. Найдите в себе силы, чтобы использовать хотя бы одну из них.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 14. (дополнительный материал). История атомистических учений.

Молекулярная физика исходит из того, что любое тело – твердое, жидкое или газообразное – состоит из громадного числа молекул, которые находятся в беспорядочном движении, интенсивность которого зависит от температуры. При изучении молекулярной физики Вы познакомитесь со строением, структурой и свойствами некоторых материалов, с особенностями агрегатных изменений, рассмотрите зависимости количественных характеристик от физико-механических свойств веществ и их строения.

Молекулярная физика служит научной основой современного материаловедения, вакуумной технологии, порошковой металлургии, холодильной техники.

Представления о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц - атомов, впервые появились в трудах древнегреческих ученых философов Левклиппа, Демокрита и Эпикура, живших V-III веках до нашей эры. Все явления природы они пытались объяснить движением этих невидимых частиц.

Учение о том, что все тела состоят из отдельных частиц – атомов, возникло в Древней Греции в IV в. до н.э. Основоположником атомистической теории был философ Демокрит.

Греческий философ Демокрит предположил, что все вещества состоят из невидимых человеческим глазом малых частиц - атомов. Он описал мир как систему атомов в пустоте, отвергая бесконечную делимость материи, постулируя не только бесконечность числа атомов во Вселенной, но и бесконечность их форм

Атомизм - учение о прерывистом, дискретном строение материи. До конца 19 века атомизм утверждал, что материя состоит из отдельных невидимых частиц - атомов.

Атомистическая теория (по-гречески atomos – неделимый) – вещество имеет дискретное строение, состоит из отдельных, разделенных пространственными промежутками частиц

Греческая форма атомизма плодотворно повлияла на развитие науки. Наиболее полно и в ясном изложении дошли до нас изустные и письменные работы древних греков.

Атомистика философов Древней Греции и Рима.

Древние греки создали учение о материальной первооснове всех вещей, родоначальниками которого были Фалес Милетский (625-547 до н. э.), Анаксимандр (610-547 до н. э.), Анаксимен (585-525 до н. э.) и другие античные философы.

Более полно и стройно атомистическая теория была изложена великим древнегреческим философом-материалистом Демокритом.

Приведем некоторые принципиальные положения Демокрита, имеющие отношение к атомистической теории:

В эпоху средневековья атомистические представления были полностью забыты и в науке более тысячи лет господствовало мистическое учение Аристотеля, утверждавшего, что основу мира составляли четыре начала - вода, земля, воздух и огонь.

Естественнонаучное мировоззрение древних получило свое развитие в трудах знаменитого философа того времени Аристотеля (384-322 до н. э.). В своем творчестве он охватил почти все существовавшие тогда отрасли знаний. Хотя Аристотель критиковал своего учителя философа-идеалиста Платона (427-347 до н. э.), он не был материалистом. Он признавал объективное существование материального мира и его познаваемость, но противопоставлял земной и небесный миры, верил и учил верить в существование божественных сил. Аристотель резко отвергал атомистическую теорию.

Бытие — живая субстанция, характеризующаяся специальными принципами или четырьмя началами (условиями) бытия:

Возвращение атомистических представлений стало возможным с началом эпохи Возрождения, благодаря трудам первых ученых - экспериментаторов. Огромную роль в этом сыграли исследования Роберта Бойля и Исаака Ньютона.

Р.Бойль более 10 лет проводивший различные эксперименты, написал книгу "Химик - Скептик", в которой доказал полную несостоятельность "начал Аристотеля".

Началу использования в физике экспериментального метода положил Галилео Галилей (1564-1642), итальянский физик, механик, астроном, один из основателей естествознания. Галилей считал, что мир бесконечен, материя вечна. Материя состоит из абсолютно неделимых атомов, ее движение – единственное, универсальное механическое перемещение. Галилей экспериментально подтвердил ряд гипотез древних философов об атомах. В своих трудах он поддержал гелиоцентрическую систему мироздания, за что жестоко пострадал от католической инквизиции.

В XVIII и XIX вв. классическая физика вступила в период, когда многие ее положения стали подвергаться серьезному переосмыслению.

Михаил Ломоносов – первый русский профессор химии, автор первого русского курса физической химии.

Самый характер соединения Ломоносов мыслил не как простое сложение составных элементов. Он подчеркивал, что природа новых образований зависит не только от того, какие элементы входят в эти образования (корпускулы), но и от того, каков характер связи между элементами. Ломоносов, приняв гипотезу о вращательном движении молекул-корпускул, вывел ряд следствий:

Частицы-корпускулы имеют шарообразную форму.
При более быстром вращении частиц теплота увеличивается, а при более медленном – уменьшается.
Горячее тело должно охлаждаться при соприкосновении с холодным и, наоборот, холодные тела должны нагреваться вследствие ускорения движения при соприкосновении.

Атомно-молекулярное учение о материи лежало в основе многих физических и химических исследований на всем протяжении истории науки. Со времени Бойля оно стало служить химии и было положено Ломоносовым в основу учения о химических превращениях.

Вместе с Г. Галилеем и С. Стевиным Блез Паскаль считается основоположником классической гидростатики. Он указал на общность основных законов равновесия жидкостей и газов. В 1703 г. немецкий ученый Г. Шталь (1659-1734) сформулировал теорию, точнее, гипотезу о природе горючести в веществах.

Наука о тепле потребовала точных температурных измерений. Появились термометры с постоянными точками отсчета: Фаренгейта, Делиля, Ломоносова, Реомюра, Цельсия.

А. Лавуазье (1743-1794) разработал в 1780 г. кислородную теорию, выявил сложный состав воздуха. Объяснил горение, тем самым доказав несостоятельность теории флогистона, который и М. В. Ломоносов исключал из числа химических элементов.

Работавший в Петербургской академии наук Л. Эйлер (1707-1783) установил закон сохранения момента количества движения, развил волновую теорию света, определил уравнения вращательного движения твердого тела.

Американский ученый Б. Франклин (1706-1790) разработал теорию положительного и отрицательного электричества, доказал электрическую природу молнии.

Английский физик Г. Кавендиш (1731-1810) и независимо от него французский физик Ш. Кулон (1736-1806) открыли закон электрических взаимодействий.

Начало практическим исследованиям электромагнетизма положили работы датчанина X. Эрстеда, француза А. Ампера, русских ученых Д. М. Велланского и Э. Ленца, англичанина М. Фарадея, немецкого физика Г. Ома и др.

Крупнейший немецкий ученый Г. Гельмгольц (1821-1894) распространил закон сохранения энергии с механических и тепловых процессов на явления электрические, магнитные и оптические. Им был установлен ряд законов, касающихся газов, заложены основы кинетической теории газов, термодинамики, открыты инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.

М. Фарадей (1791-1867) - английский физик, химик и физико-химик, основоположник учения об электромагнитном поле, электромагнитной индукции – открыл количественные законы электролиза.

В 1803 г. английский физик и химик Дж. Дальтон (1766-1844) опубликовал основополагающие работы по химической атомистике, вывел закон кратных отношений.

Дальтон ввел в науку, в частности в химию, понятие атомного веса (атомной массы), приняв за единицу вес водорода. По Дальтону, атом - мельчайшая частица химического элемента, отличающаяся от атомов других элементов своей массой. Он открыл явление диффузии газов (кстати, явление, которым примерно через сто лет воспользовались для получения высокообогащенного урана при создании ядерных бомб).

В XVII–XIX вв. атомы считались абсолютно неделимыми и неизменными частицами материи. Атомистика в значительной мере носила все еще абстрактный характер. В XIX в. большой вклад в разработку научной базы атомистики внесли такие ученые, как Максвелл, Клаузиус, Больцман, Гиббс и др.

В недрах химической науки родилась гипотеза о строении всех атомов из атомов водорода. Именно химико-физики ближе всех подошли к пониманию физического смысла идей атомистики. Они постепенно приближались к выяснению природы атомизма, а последующие поколения ученых – к пониманию действительного строения атома и его ядра.

Предыстория познания атомного ядра начинается в 1869 г. с гениального открытия Д. И. Менделеевым периодического закона химических элементов.

Д. И. Менделеев (1834-1907) был первым, кто попытался классифицировать все элементы, и именно ему мы обязаны нынешним видом Периодической системы. Периодическая система элементов стала в конце прошлого века памятником упорству, труду и аккуратности в экспериментальной работе.

Менделеев показал, что развитие науки невозможно, если отказаться от признания объективной реальности атомов. Он подчеркивал глубокую внутреннюю связь между атомистическими воззрениями древних (Демокрита) и материалистической философией. Развитие классического учения Демокрита составило, по Менделееву, основу материализма.

Спустя почти 30 лет после появления Периодической системы Менделеева начала свое победное шествие новая наука – ядерная физика.

Атомистика конца XIX – начала XX в.

Немецкий физик В. Рентген (1845-1923) открыл в 1895 г. излучение, названное им Х-лучами (впоследствии они получили название рентгеновских лучей, или рентгеновского излучения). Он создал первые рентгеновские трубки и сделал анализ некоторых свойств открытого им излучения. Это открытие и последующие исследования сыграли важную роль в изучении строения атома, структуры вещества. Рентгеновское излучение нашло широкое применение в медицине, технике, в различных областях науки.

24 февраля 1896 г. французский физик А. Беккерель (1852-1908) на заседании Парижской Академии наук докладывал об открытии радиоактивности. Исследования радиоактивности проводили супруги Кюри. Всем веществам, которые способны излучать лучи Беккереля, Мария Кюри дала общее название – радиоактивные (что означает способные испускать лучи). С открытия А. Беккерелем в 1896 г. явления радиоактивности берет свое начало новый раздел физики – ядерная физика.

Успехи физики XIX в. позволили существенно продвинуться в создании целостной системы, объединяющей механику Ньютона и электродинамику Максвелла и Лоренца. Теория электромагнитного поля, созданная Максвеллом, вошла в историю науки наряду с такими фундаментальными обобщениями, как ньютонова механика, квантовая механика. Процесс коренного преобразования физики подготавливался научными открытиями конца XIX в., сделанными В. Рентгеном (рентгеновские лучи, 1895 г.), А. Беккерелем (естественная радиоактивность урана, 1896 г.), Дж. Томсоном (открытие электрона, 1897 г., первая модель строения атома), М. Склодовской-Кюри (радиоактивные элементы – полоний и радий, 1898 г.), М. Планком (теория квантов, 1900 г.) и др. Выполненные к началу XX в. работы химиков и физиков, теоретиков и экспериментаторов, вплотную приблизили науку об атоме к проблеме высвобождения ядерной энергии атома.

Атомистика первой половины XX в.

Исследования по радиоактивности стали проводиться в России почти сразу после открытия Беккереля. Ученые И. И. Боргман (1900 г.) и А. П. Афанасьев исследовали свойства радиоактивного излучения, в частности лечебные свойства целебных грязей. В. К. Лебединский (1902 г.) и И. А. Леонтьев (1903 г.) изучали влияние радиоактивности на искровые разряды и определили одними из первых природу гамма-лучей. Н. А. Орлов исследовал действие радия на металлы, парафин, легкоплавкие органические вещества. Кроме Петербургского университета такого рода работы велись в Медицинской академии, в университетах Новороссийска, Харькова и других городов. Важные результаты в этой области были получены В. А. Бородовским, Г. Н. Антоновым, Л. С. Коловрат-Червинским.

Читайте также: