Бо атом дар тӯли асрҳо - қисми 1

Асри гузаштаро аксар вақт «асри атом» меноманд. Дар он замоне, ки на он қадар дур буд, мавҷудияти "хиштҳо", ки ҷаҳони моро ташкил медиҳанд, ниҳоят исбот карда шуд ва қувваҳои дар онҳо хобида озод карда шуданд. Аммо худи ғояи атом таърихи хеле тӯлонӣ дорад ва достони таърихи шинохти сохтори материяро ғайр аз калимаҳои марбут ба замони қадим оғоз кардан мумкин нест.

1. Порчае аз фрески Рафаэл «Мактаби Афина», ки Афлотун (аз рост, файласуф хислатхои Леонардо да Винчи дорад) ва Аристотелро тасвир мекунад.

— Аллакай пир...

... файласуфон ба хулосае омаданд, ки тамоми табиат аз заррачаҳои хурди чашмнашаванда иборат аст. Албатта, дар он замон (ва дар муддати тӯлонӣ баъд аз он) олимон имкони санҷиши тахминҳои худро надоштанд. Онҳо танҳо кӯшише буданд, ки мушоҳидаҳои табиатро шарҳ диҳанд ва ба савол ҷавоб диҳанд: "Оё материя ба таври номуайян пӯсида метавонад ё ин ки ба тақсимшавӣ хотима бахшад?«

Дар доирањои гуногуни фарњангї (пеш аз њама дар Њиндустони ќадим) љавобњо дода мешуданд, вале ба инкишофи илм тањќиќоти файласуфони Юнон таъсир расонидааст. Дар шумораҳои ҷашнии соли гузаштаи "Техникони ҷавон" хонандагон дар бораи таърихи чандинасраи кашфи элементҳо ("Dangers with the Elements", MT 7-9/2014), ки дар Юнони Қадим оғоз шуда буд, маълумот гирифтанд. Ҳанӯз дар асри XNUMX пеш аз милод ҷузъи асосие, ки аз он материя (элемент, элемент) сохта мешавад, дар моддаҳои гуногун: об (Талес), ҳаво (Анаксимен), оташ (Гераклит) ё замин (Ксенофан) ҷустуҷӯ карда мешуд.

Эмпедокл ҳамаи онҳоро оштӣ дода, эълон кард, ки материя аз як не, балки аз чор унсур иборат аст. Аристотель (асри 1 пеш аз милод) боз як субстанцияи идеалй — эфирро, ки тамоми коинотро пур мекунад, илова намуда, имкони табдили элементхоро эълон кардааст. Аз тарафи дигар, Заминро, ки дар маркази коинот ҷойгир аст, осмон мушоҳида мекард, ки ҳамеша бетағйир буд. Ба шарофати нуфузи Арасту ин назарияи сохти материя ва куллиёт зиёда аз ду хазор сол дуруст хисоб карда мешуд. Дар байни чизҳои дигар, асоси рушди алхимия ва аз ин рӯ худи химия (XNUMX) гардид.

2. Нимпайкараи Демокритуси Абдера (460-370 пеш аз милод)

Бо вуҷуди ин, як фарзияи дигар низ дар баробари таҳия карда шуд. Левкипп (асри XNUMX пеш аз милод) боварӣ дошт, ки материя аз он иборат аст зарраҳои хеле хурд дар вакуум ҳаракат мекунад. Андешаҳои файласуфро шогирди ӯ – Демокрити Абдерӣ (тақрибан 460-370 пеш аз милод) таҳия кардааст (2). Ӯ «блокҳо»-ро, ки атомҳои моддаро ташкил медиҳанд (юнонӣ atomos = тақсимнашаванда) номид. Вай далел овард, ки онҳо тақсимнашаванда ва тағйирнопазиранд ва шумораи онҳо дар олам доимист. Атомҳо дар вакуум ҳаракат мекунанд.

Ҳангоми атомхо бо хам пайваст мешаванд (бо системаи канда ва чашмхо) — хама гуна баданхо ба вучуд меоянд ва хангоми аз хам чудо шудан баданхо вайрон мешаванд. Демокрит чунин меҳисобад, ки намудҳои беохири атомҳо мавҷуданд, ки аз рӯи шакл ва андоза фарқ мекунанд. Хусусиятҳои атомҳо хосиятҳои моддаро муайян мекунанд, масалан, асали ширин аз атомҳои ҳамвор ва сирко туршӣ аз кунҷӣ иборат аст; ҷисмҳои сафед атомҳои ҳамвор ва ҷисмҳои сиёҳ атомҳои сатҳи ноҳамворро ташкил медиҳанд.

Тарзи пайвастшавии мавод ба хосиятхои модда низ таъсир мерасонад: дар чисмхои сахт атомхо ба хамдигар сахт наздиканд ва дар чисмхои нарм озод чойгиранд. Квинтэссенси аќидањои Демокрит ин гуфтањост: «Дар њаќиќат, фаќат холї ва атомњо вуљуд доранд, њама чизи дигар хаёл аст».

Дар асрҳои баъдӣ ақидаҳои Демокрит аз ҷониби файласуфони пайдарпай таҳия шудаанд, баъзе истинодҳо дар навиштаҳои Афлотун низ мавҷуданд. Эпикур - яке аз ворисон - ҳатто бовар дошт атомхо аз ҷузъҳои боз ҳам хурдтар («заррачаҳои элементарӣ») иборатанд. Аммо назарияи атомистии сохти материя аз унсурҳои Арасту гум шуд. Калид — аллакай он вакт — дар тачриба пайдо шуд. То он даме, ки асбобҳои тасдиқкунандаи мавҷудияти атомҳо вуҷуд надоштанд, табдили элементҳо ба осонӣ мушоҳида карда мешуд.

Масалан: хангоми гарм кардани об (элементи хунук ва тар), хаво ба даст омад (буги гарм ва тар), дар таги зарф хок монд (бориши сард ва хушки моддахои дар об халшуда). Хусусиятҳои гумшуда - гармӣ ва хушкиро оташ, ки зарфро гарм мекард, таъмин карданд.

Инвариантӣ ва доимӣ шумораи атомҳо инчунин ба мушохидахо мухолиф буданд, зеро гумон мекарданд, ки микробхо то асри XNUMX «аз хеч чиз» пайдо мешаванд. Андешаҳои Демокрит барои таҷрибаҳои алхимиявӣ, ки бо табдили металлҳо алоқаманданд, ҳеҷ гуна асос намедиҳад. Тасаввур кардан ва омӯхтани навъҳои беохири атомҳо низ душвор буд. Назарияи ибтидой ба назар хеле соддатар менамуд ва олами атрофро ба таври боварибахш шарх медод.

3. Портрети Роберт Бойл (1627–1691) аз ҷониби Ҷ. Керсебум.

Фурӯпошӣ ва эҳё

Дар тӯли асрҳо, назарияи атом аз илми асосӣ ҷудо буд. Бо вуҷуди ин, вай ниҳоят намурд, идеяҳои ӯ зинда монданд ва дар шакли тарҷумаҳои фалсафии арабии навиштаҳои қадим ба олимони аврупоӣ расидаанд. Баробари инкишофи дониши инсонй асосхои назарияи Арасту пош хӯрда шуданд. Системаи гелиоцентрикии Николай Коперник, мушохидахои аввалини ситорахои фавкулодда (Тихо де Браше), ки аз хеч кучо ба вучуд омадаанд, кашфи конунхои харакати сайёрахо (Иоганнес Кеплер) ва Моххои Муштарй (Галилей) маънои онро дошт, ки дар солхои шонздахум ва хафтдахум. асрҳо, одамон аз ибтидои ҷаҳон бетағйир дар зери осмон зиндагӣ карданро қатъ карданд. Дар рӯи замин низ нуқтаи назари Арасту анҷом ёфт.

Кушишхои чандинасраи алхимикхо натичахои чашмдошт наоварданд — онхо металлхои оддиро ба тилло табдил дода натавонистанд. Бештар олимон ба мавҷудияти худи элементҳо шубҳа мекарданд ва назарияи Демокритро ба ёд меоварданд.

4. Тачрибаи соли 1654 бо нимкураи Магдебург мавчудияти вакуум ва фишори атмосфераро исбот кард (16 асп нимкураи хамсояро, ки аз онхо хаво бароварда мешуд, шикаста наметавонад!)

Роберт Бойл дар соли 1661 таърифи амалии элементи химиявиро хамчун моддае дод, ки онро бо тахлили химияви ба таркиби он таксим кардан мумкин нест (3). Вай бовар дошт, ки материя аз заррачахои хурд, сахт ва таксимнашаванда иборат аст, ки аз чихати шакл ва андоза фарк мекунанд. Якҷоя, онҳо молекулаҳои пайвастагиҳои химиявиро ташкил медиҳанд, ки материяро ташкил медиҳанд.

Бойл ин заррачаҳои ночизро корпускулаҳо ё "корпускулаҳо" номид (киҳири калимаи лотинии corpus = бадан). Ба андешаҳои Бойл бешубҳа ихтирои насоси вакуумӣ (Отто фон Герике, 1650) ва такмил додани насосҳои поршенӣ барои фишурдани ҳаво таъсир расонидааст. Мавчудияти вакуум ва имкони тагйир додани масофа (дар натичаи фишурдан) байни заррахои хаво ба манфиати назарияи Демокрит (4) шадодат медиданд.

Бузургтарин олими замон, сэр Исаак Нютон низ олими атом буд. (5). Дар асоси андешаҳои Бойл, ӯ дар бораи ба формацияҳои калонтар муттаҳид шудани бадан фарзияеро ба миён гузошт. Ба ҷои системаи қадимаи чашмакҳо ва қалмоқҳо, бастани онҳо - чӣ тавр дигар - тавассути ҷозиба буд.

5. Портрети сэр Исаак Нютон (1642-1727), аз ҷониби Г.Кнеллер.

Ҳамин тариқ, Нютон таъсироти мутақобиларо дар тамоми Коинот муттаҳид кард - як қувва ҳам ҳаракати сайёраҳо ва ҳам сохтори хурдтарин ҷузъҳои материяро идора мекард. Олим чунин мешуморид, ки нур хам аз корпускула иборат аст.

Имрӯз мо медонем, ки ӯ "ним ҳақ буд" - таъсири мутақобилаи сершумори байни радиатсия ва материя бо ҷараёни фотонҳо шарҳ дода мешавад.

Химия ба майдон меояд

Қариб то охири асри XNUMX, атомҳо бартарияти физикҳо буданд. Бо вуҷуди ин, маҳз инқилоби кимиёвӣ аз ҷониби Антуан Лавуазье буд, ки идеяи сохтори донаҳои материяро ба таври умум қабул кард.

Кашфи сохти мураккаби элементхои кадим — об ва хаво нихоят назарияи Арастуро рад кард. Дар охири асри XNUMX қонуни нигоҳдории масса ва эътиқод ба имконнопазирии табдили элементҳо низ боиси эътироз набуд. Тарозухо дар лабораториям химия тачхизоти стандартй гардиданд.

6. Ҷон Далтон (1766-1844)

Ба туфайли истифодабарии он маълум шуд, ки элементхо бо хам омехта шуда, дар таносуби доимии масса (сарфи назар аз пайдоишашон – табии ё ба таври сунъй гирифташуда – ва усули синтез) пайвастагихои муайяни химиявиро ба вучуд меоранд.

Агар мо фарз кунем, ки материя аз қисмҳои тақсимнашаванда иборат аст, ки як бутуни ягонаро ташкил медиҳанд, ин мушоҳида ба осонӣ шарҳ дода мешавад. атомхо. Офарандаи назарияи муосири атом Ҷон Далтон (1766-1844) (6) ин роҳро пеш гирифтааст. Олим дар соли 1808 гуфта буд:

1. Атомҳо вайроннашаванда ва тағирнопазиранд (ин, албатта, имкони тағирёбии алхимиявиро истисно мекунад).
2. Ҳама моддаҳо аз атомҳои тақсимнашаванда иборатанд.
3. Ҳама атомҳои элементи додашуда якхелаанд, яъне шакл, масса ва хосиятҳои якхела доранд. Аммо, элементҳои гуногун аз атомҳои гуногун иборатанд.
4. Дар реаксияњои химиявї танњо роњи пайвастшавии атомњо таѓйир меёбад, ки аз онњо молекулањои пайвастагињои химиявї сохта мешаванд - дар таносуби муайян (7).

Бозёфти дигаре, ки низ ба мушоҳидаи ҷараёни тағйироти химиявӣ асос ёфтааст, фарзияи физики итолиёвӣ Амадео Авогадро буд. Олим ба чунин хулоса омад, ки хачми баробари газхо дар як шароит (фишор ва харорат) якхела микдори молекулахо доранд. Ин кашфиёт имкон дод, ки формулахои бисьёр пайвастагихои химиявй мукаррар карда, массахо муайян карда шаванд атомхо.

7. Рамзҳои атомии истифодакардаи Далтон (Системаи нави фалсафаи химия, 1808)

8. Ҷисмҳои сахти платонӣ - рамзҳои атомҳои "унсурҳои" қадим (Википедия, муаллиф: Максим Пе)

Чанд маротиба буридан лозим аст?

Пайдоиши идеяи атом бо саволи зерин алоқаманд буд: "Оё тақсимоти материя хотима дорад?". Масалан, биёед себи диаметраш 10 см ва кордро гирем ва ба буридани мева шуруъ кунем. Аввал дар ним, баъд ним себ ба ду кисм боз (параллел ба буриши пешина) ва гайра пас аз чанд маротиба албатта тамом мекунем, аммо чизе монеъ намешавад, ки озмоишро дар тасаввури як атом идома дихем? Ҳазор, миллион, шояд бештар?

Пас аз хӯрдани себи бурида (болаззат!), Биёед ба ҳисобҳо шурӯъ кунем (онҳое, ки мафҳуми прогрессияи геометриро медонанд, мушкилии камтар доранд). Тақсимоти аввал ба мо нисфи меваи ғафсии 5 см медиҳад, буридани навбатӣ ба мо як буридаи ғафсии 2,5 см ва ғайра медиҳад ... 10 дона! Бинобар ин «рох» ба олами атомхо дур нест.

*) Кордро бо теғи беохир борик истифода баред. Дар асл, чунин объект вуҷуд надорад, аммо азбаски Алберт Эйнштейн дар тадқиқоти худ қаторҳоро бо суръати рӯшноӣ ҳаракат мекард, ба мо низ иҷозат дода мешавад - бо мақсади таҷрибаи фикрӣ - тахмини дар боло зикршуда.

Атомҳои платонӣ

Афлотун, яке аз бузургтарин зеҳнҳои қадим, дар муколамаи Тимакос атомҳоеро тавсиф кардааст, ки унсурҳои онҳо бояд таркиб шаванд. Ин формацияҳо шакли полиэдраҳои муқаррарӣ доштанд (ҷисмҳои сахти платонӣ). Ҳамин тариқ, тетраэдр як атоми оташ буд (ҳамчун хурдтарин ва идоранашавандатарин), октаэдр атоми ҳаво ва икосаэдр атоми об буданд (ҳамаи ҷисмҳои сахт деворҳои секунҷаҳои баробарҷанба доранд). Як куби мураббаъ як атоми замин аст ва як додекаэдри панҷкунҷа як атоми элементи идеалӣ - эфири осмонӣ мебошад (8).