Учение об атоме реферат

Обновлено: 05.07.2024

Есть только два способа прожить жизнь. Первый — будто чудес не существует. Второй — будто кругом одни чудеса.

А.Эйнштейн

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.

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.

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.

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.

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.

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".

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. 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.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 5
Глава I. Атомистическое учение Демокрита. 5
1.1. Атомы и пустота. 5
1.2. Космогония и космология. 11
1.3. Развитие живой природы. 15
1.4. Учение о познании. 18
1.5. Теория о познании. 20
Глава II. Атомистическое учение Эпикура. 22
2.1. Учение Эпикура об атомах. 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 27

Глава I. Атомистическое учение Демокрита.

На основе наблюдений и философского переосмысления мифологической идеи о первоначальном “хаосе” Левкипп пришел к своей гипотезе, о “вихре атомов” – начальном состоянии и движущей силе возникновения космоса. Демокрит целиком принял и дальше развил учение Левкиппа.[2]
Первичное движение атомов – это природное движение, им присущее, оно не требует внешнего толчка. Только в дальнейшем сплетение и сочетание атомов в сложные тела происходит в результате толчков, ударов и силы притяжения подобного к подобному, признание которой характерно для ряда философских систем того времени. Эта сила действует в космогонической картине Демокрита как закон природы, является первичной причиной образования самого вихря.
Вихрь возникает не единожды. Хаотическое движение атомов в пространстве постоянно приводит к образованию вихрей, из которых создаются бесчисленные миры. Все эти миры, в том числе и наш, рождаются и погибают, но Вселенная вечна: безначальна и бесконечна. Она не имеет создателя, и в ней нет цели, все в ней подчинено всеобъемлющему закону необходимости, и ничто не случается без естественной причины.
Бесконечные миры во Вселенной. Это мысль всегда в истории науки и в истории философии связывалась с именем Джордано Бруно. Однако эта идея, выдвинутая итальянским мыслителем на новой научной основе в конце XVI в., была настоящим “возрождением” идей древних атомистов. О бесконечности миров учили Левкипп и Демокрит. Множество миров, согласно их взглядам, существуют одновременно в пространстве на разных стадиях развития. Каждый из них рождается, расцветает и погибает.[4]
Исходя из атомистической теории, Демокрит рисует грандиозную космогоническую гипотезу. Вихреобразное движение, по Демокриту, было причиной образования и нашего мира, и этот мир подчинен естественным законам Вселенной.
В процессе вихревого движения осуществилась качественная дифференциация материи. В результате действия закона притяжения подобного подобным, атомы, более или менее однородные по форме, объединились вместе, возникли Земля и небесные светила. Тот же закон имел и обратное действие – несходные атомы отталкивали друг друга. Таким образом, процессы притяжения и отталкивания привели к образованию всего окружающего мира.
Все происходящее в мире, по Демокриту, подчинено не сверхъестественной силе, а только закону необходимости. Необходимость Демокрит понимал как бесконечную цепь причинно-следственных связей. Он не искал первопричины мира – он ее отрицал. Но он постоянно искал причинные основания всех временных явлений. Об этом говорят заглавия его произведений: “Небесные причины”, “Наземные причины”, “Причины звуков”, “Причины огня и того, что в огне” и др.
Некоторые ученые пытались оспаривать подлинность “Причин”. Но эти попытки не имеют серьезных оснований. Найти причины явлений – это была, по Демокриту, одна из главных задач науки и деятельности ученого. Философия, теория ощущений, учение о происхождении живой природы, вопросы зоологии, ботаники, психологии – таков был круг научных интересов Демокрита, судя по сведениям дошедшим, до нас. И рассмотрение каждого вопроса было насыщено у него причинными объяснениями. Часто это мнимые объяснения, сделанные из-за скудного запаса фактов по аналогии. Но это всегда объяснение явлений естественными причинами, поэтому у Демокрита так много правильных наблюдений и догадок.
Начиная с Аристотеля и кончая христианскими писателями, верящими в “божественное провидение”, все противники материалистического детерминизма нападали на Демокрита. В действительности Демокрит был на столько увлечен возможностью “сквозного” причинного объяснения мира, что объявлял всякого рода случайные события лишь субъективной иллюзией, порожденной незнанием подлинных причин происходящего. Знание же их, по убеждению Демокрита, превращают любую случайность в необходимость.
Демокрит, широко пользуясь распространенным в древности принципом аналогии микрокосмоса и макрокосмоса, приводил в своих сочинениях примеры, главным образом, из человеческой практики. По Демокриту, если человек нашел клад – это не случайно, ибо причиной было вскапывание земли или посадка оливкового дерева. Любое явление имеет свою причину, поэтому нет случайностей. Точно так же и миры и вещи возникаю не случайно, а по причине сталкивания и отталкивания атомов, и весь космос из вихря.
По мнению некоторых ученных (Эпикура) необходимость в философии Демокрита фатальна. Но если вдуматься в учение Демокрита, станет ясно, что он не был фаталистом. Он отбрасывал случай только в прямом значении, то есть отрицал слепую “судьбу”. Он был приверженцем необходимости как естественного хода явлений. С другой стороны, он отрицал и неизбежный рок. С точки зрения фатализма, все события предопределены с прошлого по настоящее и будущее цепью причин и следствий. Так истолковывал взгляд Демокрита только Псевдо-плутарх. Однако, раз движение атомов вечно, то в нем заложены и причины настоящего. Но для каждого явления Демокрит искал специфическую причину, осуществляя научный поиск, что не имело бы никакого смысла, если бы он стоял на точке зрения фатализма.
Вопрос о характере детерминизма Демокрита исследовал советский ученый И.Д. Рожанский, сравнивая космологические взгляды Анаксагора и Демокрита. По Анаксагору, если бы космообразование могло произойти не только у нас, но и в другом месте, то этот мир был бы во всех отношениях подобен нашему. Такая точка зрения была связана с пониманием космоса как живого организма, который сам себя воспроизводит. Демокрит с этим не согласен. Бесчисленные миры могут быть различны. В некоторых нет ни Солнца, ни Луны, а в других Солнце и Луна больше наших, в третьих же их большее число. Могут быть и такие миры, где нет воды и там нет растений и животных.
Таким образом, хотя Демокрит и детерминист, но, согласно его взгляду, закономерности, управляющие движениями атомов, оставляют неограниченное поле возможностей для образования самых разных миров. То же разнообразие атомов создает различные цепи причин и следствий, которые требуют исследования в каждом отдельном случае. Итак, у Демокрита, случайность и необходимость не исключают, а предполагают друг друга. Эпикур был прав, видимо, обвиняя Демокрита в том, что он недостаточно обосновал этот взгляд самим движением атомов.
1.3. Развитие живой природы.

Мир, по Демокриту, не создан ради человека, в бесконечной Вселенной есть миры и без людей. Человек не творение богов, а продукт природы.
По поводу происхождения человека велось много споров. Да, по Демокриту, человек возник без “творца”. Только в очень далекие времена, когда земля была полужидкая, она способна была рожать животных крупной величины. Но под палящими лучами солнца она высохла, затвердела, и из нее могли возникать только травы и деревья. А рождение одушевленных стало возможно только от “взаимного смешения”. Человек, по Демокриту, вышел из животного мира. Демокрит выдвигает свое учение, опираясь на учение Анаксагора и Эмпедокла, согласно которому разумные существа возникли позже растений и мелких животных, и возникли путем рождения. Хотя эти люди не опытны и живут “звероподобно” нет никакого намека на то, что они рождались иначе, чем нормально. Согласно Демокриту, органы человека, как и животных, сформировались по принципу полезности. Тела человека и животного состоят из одной и той же материи – воздуха и воды. Здесь об атомах прямо не говорится. Но недавно учение Демокрита обогатилось новым фрагментом, который видимо искаженно, но трактует об атомистическом строении человеческого тела. Это связано с сравнением атомов с движением пылинок в луче солнца. В 1968 г. ученый филолог и ГДР Г. Штромайер обнаружил неизвестный (подлинный) фрагмент Демокрита на арабском языке. Эта цитата, приведенная в медицинском сочинении придворного врача султана: “утверждение Демокрита – это человек с пылью и частицами, которые не делятся. Консистенция тела – это тончайшая пыль, которая в воздухе находится размельченной и видима в луче солнца. Доказательства для этого следующие: если встать под луч солнца и почесывать тело, то именно такая пыль поднимается вверх и снимается с кожи, так что кожа отслаивается все время, пока почесывание продолжается. Отслаивание происходит вследствие измельчения того, что разрушается в составе тела и тех частей, которые не делятся.” Это единственный фрагмент об атомистическом строении человеческого тела. Все греческие источники, близкие по времени к Демокриту, указывают, что пылинки были только моделью, аналогией. [4]
По Демокриту, сущность живого – огненные атомы. Если тело состоит из воздуха и воды, то атомы огня составляют душу человека. Наличие души отличает человека от животных.
Движение атомов души является источником жизни и сознания. Однако душа не заперта в теле, а находится в тесной с ним связи. Дыхание обеспечивает человеку равновесие. Оно выравнивает количество огненных атомов, уходящих с выдохом и приходящих с вдохом. Отрицание отдельной от тела души подтверждает атеистический характер учения Демокрита. Движением атомов Демокрит объясняет и такие явления как смерть и старость. Душа смертна, она уничтожается со смертью тела.
Человек жив пока он дышит. Души, по Демокриту, погибают, т.к. то что “рождается вместе с телом, с необходимостью должно погибнуть вместе с ним”. Отрицание существование отдельной от тела бессмертной души было так же разрывом с мифологией. Оно подтверждает атеистический характер учения Демокрита. Учение Демокрита было несовместимо с учением о бессмертии души в загробном мире. По Демокриту, вся природа вместе с человеком представляет собой единство живой материи, в основе которого лежит единство мира: атомы и пустота. Кроме мира атомов и пустоты нет ничего.
1.5. Теория о познании.

“Все люди от природы стремятся к знанию. - писал древнегреческий учёный Аристотель. – Удивление побуждает людей философствовать. Мудрый, насколько это, возможно, знает всё, хотя он и не имеет знания о каждом предмете в отдельности. Из наук ближе всего к мудрости та, которая желательна ради неё самой и для познания, нежели та, которая желательна ради извлекаемой из неё пользы. Тот, кто предпочитает знание ради знания, больше всего предпочтёт науку наиболее совершенную, а такова наука о наиболее достойном познания. А наиболее достойны познания первоначала и причины, ибо через них и на их основе познаётся всё остальное”

Родоначальник античной науки, древнегреческий философ Фалес (около 625 - около 547 до н. э.), такой первоосновой считал воду. Уплотняясь, она образует твёрдые тела, испаряясь - воздух. Всё произошло из воды, говорил Фалес, и Земля плавает на воде, подобно куску дерева

Впоследствии Эмпедокл из Агригента (около 490 - около 430 до н. э.) довёл количество элементов, являющихся первоначалами мира, до четырёх. При горении дерева, рассуждал он, сначала поднимается дым (воздух), а затем возникает пламя (огонь). При этом на холодной поверхности, оказавшейся рядом с пламенем, образуется влага (вода), а после сгорания дерева остаётся зола (земля). И потому основными элементами мира (или “корнями”, как он их называл) следует считать огонь, воздух, воду и землю. К ним Эмпедокл добавил два “возбудителя движения” - любовь, стремящуюся соединить разнородные элементы, и вражду, разделяющую их

Не всех удовлетворяло сведение всего существующего к проявлению четырёх стихий. Является ли образующая мир материя непрерывной? Существует ли пустота, где нет никакой материи? Не состоят ли и эти четыре стихии из каких-то первичных сущностей? Что получится, если делить, например, ту же воду на всё более и более мелкие капли? Будет ли такое деление бесконечным или, дойдя до какой-либо мельчайшей частицы, мы уже не сможем далее продолжить его? Над этими вопросами размышляло не одно поколение философов

В V в. до н. э. древнегреческим учёным Левкиппом. а затем его учеником из города Абдера (Фракия) Демокритом (около 460 - 371 до н. э.) была выдвинута атомистическая гипотеза. В соответствии с ней всё в мире состоит из атомов, различающихся своей формой, порядком и ориентацией в теле; между атомами находится пустота

По легенде, идея о существовании атомов возникла у её автора, когда он разрезал яблоко. До каких пор можно рассекать яблоко на части? Мысль о том, что существует предел такого деления, и побудила назвать мельчайшие (далее уже неделимые) частицы материи атомами (в буквальном переводе с языка древних греков слово “атом” означает “неразрезаемый”, “нерассекаемый”)

Развивая атомистические идеи Левкиппа, Демокрит создал всеобъемлющую научную систему, включающую в себя учение о космосе, теорию познания, логику, этику, математику, биологию и психологию. Согласно его учению, в природе существуют лишь два начала - пустота и атомы. Атомы обладают различными выступами, углублениями и крючками, позволяющими им сцепляться друг с другом и тем самым образовывать устойчивые соединения. Философ был настолько убеждённым атомистом, что даже человеческую душу и богов представлял в виде комбинаций атомов

Последователем Левкиппа и Демокрита был Эпикур (341-270 до н. э.). Их учение о существовании частиц противоречило другой идее - идее о бесконечной делимости материи философа Анаксагора (около 500 - 428 до н. э.) из города Клазомены в Малой Азии. Аргументы в пользу атомистического учения можно найти в знаменитой поэме древнеримского поэта и философа Тита Лукреция Кара (I в. до н. э.) “0 природе вещей”

Удивительна судьба атомистической гипотезы! Уже через несколько десятилетий после смерти Демокрита она была подвергнута серьёзной критике со стороны Аристотеля из Стагиры (384-322 до н.э.). Если атомы - это мельчайшие и неделимые частицы, то, как они могут отличаться друг от друга? Разве можно говорить о форме и ориентации того, что не имеет частей? “У неделимого, - подчёркивает Аристотель, - нет ни края, ни какой-либо другой части”. Впрочем, отмечает философ, не правы и те, кто верит в бесконечную: делимость материи. Ибо что останется после такого деления? Не имеющие размеров точки? Но это –“ничто”. “Значит, - пишет Аристотель, - ничего не осталось бы и тело уничтожилось бы, превратившись в [нечто] бестелесное. И тогда оно вновь могло бы возникнуть или из точек, или вообще ни из чего. Но разве это возможно. Ведь хотя бы даже все точки сложились вместе, всё равно они не составили бы никакой величины”

Согласно Аристотелю, основу мира составляет некая первичная материя. Она непрерывна: ни атомов, ни пустоты в ней не существует. Первичная материя может принимать форму какой-либо из четырёх стихий - огня, воздуха, воды или земли. Вступая во всевозможные соединения, они образуют различные вещества

Впоследствии Католическая церковь превратила учение Аристотеля в догму, в которую следовало лишь слепо верить, не пытаясь, что-либо менять. В XI в. кардинал Пётр Дамиани (10071072) объявил науку “служанкой теологии”. Существование атомов не укладывалось в систему религиозных представлений о мире (если Бог построен из атомов, то кто и когда создал атомы?), и о мельчайших частицах материи надолго забыли

“Мы были свидетелями гибели учёных, - писал в XI в. персидский и таджикский поэт, и естествоиспытатель Омар Хайям (настоящее имя Гиясаддин Абу-ль-Фатх Омар ибн Ибрахим; около 1048 – после 1122), - от которых осталась малочисленная, но многострадальная кучка людей. Суровость судьбы в эти времена препятствует им всецело отдаться совершенствованию и углублению своей науки. Большая часть из тех, кто в настоящее время имеет вид учёных, одевает истину ложью и, не выходя в науке за пределы подделки и лицемерия, использует тот запас знаний, которыми они обладают, только для низменных, плотских целей”

Лишь в XIII и XIV вв. вновь появляются отдельные сторонники атомизма. Например, французский учёный Никола из Отрекура (около 1300 - после 1350) считал, что в явлениях природы нет ничего, кроме движения, соединения и разъединения атомов. Но и он в 1347 г. был вынужден публично отречься от своих взглядов, а его сочинение, осуждённое Церковью, было публично сожжено

Потребовалось ещё 300 лет, прежде чем, наконец, появился учебник “Наставления физики” (1638 г.) Иоганна Шперлинга (1603-1658), в котором решительно утверждалось:

“Учение об атомах не столь ужасно, как это кажется многим. Позорной язвой нашего века являются осмеяние, освистание, осуждение всего, о чём не сразу можно высказать своё мнение. Ничего не стоит сказать, что Эпикур бредил, что Демокрит безумствовал, что древние были дураки”

В начале XVII в. французский учёный Пьер Гассендй (1592-1655) для обозначения частицы, состоящей из нескольких атомов, впервые вводит термин “молекула” (что в переводе с латинского означает “маленькая масса”). Атомно-молекулярные представления начинают привлекать внимание химиков и физиков. Однако до реабилитации Демокрита было ещё далеко: Церковь упорно придерживалась взглядов Аристотеля и карала каждого инакомыслящего

Летом 1624 г. группа французских учёных решила организовать в Париже публичный диспут, на котором предполагалось подвергнуть учение Аристотеля резкой критике. 14-й тезис подготовленной программы возрождал атомистическую гипотезу. Однако этому диспуту не суждено было состояться. В назначенный день одного из его устроителей, де Клава, арестовали, а другому, Виллону, пришлось скрыться. Остальным участникам диспута было предписано покинуть Париж в 24 часа. При этом французский парламент принял постановление, по которому организация подобной полемики и распространение учения об атомах впредь запрещались под страхом смертной казни

Прошло ещё почти 100лет, прежде, чем идеи о мельчайших частицах вещества стал развивать Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). Различая два вида “нечувствительных частиц” материи, он даёт им названия “элементы” (равные понятию “атом”) и “корпускулы” (равные понятию “молекула”). По Ломоносову, “элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших и отличных между собою тел”; корпускула есть собрание элемента в одну небольшую массу”

Но в наибольшей степени вторым рождением атомов человечество обязано английскому учёному Джону Дальтону (1766-1844), который впервые предпринял попытку количественного описания их свойств. Именно им было введено понятие атомного веса и составлена первая таблица атомных весов различных химических элементов

Но тот же Дальтон ввёл в химию представление о “сложных атомах”, итальянский физик и химик Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья эди Черрето (1776 - 1856) - понятие об “элементарных молекулах”. Возникшая путаница в понятиях и отсутствие единой общепринятой терминологии стали затруднять дальнейшее развитие химии. Важную роль в уточнении используемых понятий сыграл Международный химический конгресс в Немецком городе Карлсруэ, собравший в 1860 г. 140 учёных из разных стран. После блестящего и “воодушевлённого” (по словам Дмитрия Ивановича Менделеева) доклада итальянского химика Станислао Каннилццаро (1826-1910) конгресс путем голосования принял решение о различии понятий “атом” и “молекула”, раз и навсегда покончив с существовавшей ранее путаницей

Иной точки зрения придерживался австрийский физик-теоретик Людвиг Больцман (1844 - 1906). Несмотря на дружбу с Оствальдом и огромное уважение, которое он испытывал к Маху, сам Больцман, в отличие от них, был страстным и убеждённым сторонником атомно-молекулярного учения и много сделал для его развития. Однажды во время обсуждения атомистической теории в Венской академии наук он вдруг услышал, как Мах лаконично заметил: “Я не верю в существование атомов”. “От этого высказывания, - вспоминал впоследствии Людвиг Больцман, - у меня голова пошла кругом.”

Учёный не дожил до того времени, когда были осуществлены решающие опыты, неопровержимо доказавшие реальность существования атомов. Он тяжело переживал разногласия с коллегами-современниками и, в частности, поэтому в 1906 г. покончил с собой. “То, на что жалуется поэт, - писал Больцман, - верно и для теоретика: творения его написаны кровью его сердца, и высшая мудрость граничит с высшим безумием”

Сегодня никто уже не сомневается в существовании атомов, однако, реально существующие атомы оказались совсем не такими, какими их представлял Демокрит. Уже Больцман по этому поводу писал: “В неделимость атома не верит в настоящее время ни один физик”

Однако установить истинную структуру атома удалось лишь спустя пять лет после его смерти, когда на основе продолжительных и кропотливых экспериментов английский физик Эрнест Резерфорд (1871 - 1937) пришёл к выводу, что атом представляет собой положительно заряженное ядро, окружённое электронной оболочкой

Обнаружение этой структуры ознаменовало третье рождение атома. Так из умозрительной гипотезы он превратился в реальную и осязаемую единицу материи

Наука не стоит на месте. Появляются сканирующие микроскопы, в которых датчиком наблюдательного устройства является остро заточенная игла, перемещающаяся над изучаемой поверхностью и реагирующая на изменение силы притяжения к её атомам или молекулам. Их разрешающая способность может составлять уже сотые доли нанометра. Наблюдение структур с масштабами порядка нанометра и менее делает возможным конструирование сверхминиатюрных электронных устройств. Роль проводов в подобных структурах выполняют химические связи, а элементами таких “молекулярных компьютеров” становятся соединённые этими связями фрагменты молекул. Нанометрия становится основой будущей технологии - нанотехнологии XXI столетия

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