Живучесть атомной теории объясняется тем, она согласовывала видимую изменчивости мира с желаемой определенностью относительно последнего

Действительно, из опыта мы знаем, что в природе происходят постоянные изменения: вещи образуются и изменяются, разрушаются и превращаются друг в друга. В природе царит не покой, а изменения. Если есть только изменения, значит, в природе нет ничего определенного. Если нет ничего определенного, то природа непознаваема. Ведь любое знание – это знание о чем-то определенном. Нельзя ли как-то зафиксировать это что-то определенное? Опираясь на чувственный опыт – нет. Но тогда только остается его придумать. Пусть это будет атом как нечто неделимое и неизменное, т. е. то, что существует определенно. Придумав атом, можно, наконец, «объяснить» природу, утверждая, что «большие» изменяющиеся тела состоят из «маленьких» неизменных атомов. Движение или перегруппировка атомов и приводит к видимому изменению тел.

Таким образом, при поверхностном рассмотрении можно конечно утверждать, атом – это материя. Но по сути – это идея, сознанная разумом с целью согласовать видимую изменчивость мира с желанием «определенных» знаний об этом мире. Эта та самая «материальная» субстанция (только теперь во множестве), о невозможности которой и говорил Беркли. Самым интересным является то, что развитие естествознания подтвердило правоту Беркли!

Идея атома также основывалась на изначальной некритической убежденности о единстве строения макро- и микромира. На невидимые, непосредственно не ощутимые атомы были перенесены такие физические свойства и отношения, которые обнаруживались при непосредственном наблюдении макротел. Из того, что макротела состоят из определенных частей, был сделан вывод, что и все, в конечном счете, состоит из таких частей. Эти «части» или атомы, корпускулы при желании можно дробить дальше и дальше (хотя бы мысленно). Но сколько не дроби – будут появятся все новые и новые «части». Ошибочность такого представления стала окончательно понятной только в XX в.

В XX в. представление о полном подобии строения микро- и макромира нашло выражение в планетарной модели атома Резерфорда. Эта модель основывалась на предположении, что атом построен подобно миниатюрной солнечной системе, где роль Солнца выполняет тяжелое центральное ядро, а роль планет – электроны, вращающиеся вокруг него по строго определенным орбитам.

Уже в XVII в. обнаружилось, что существуют явления природы, для объяснения которых атомистическая теория непригодна. Занимая оптикой, Ньютон сделал открытие, что белый свет состоит из света различных цветов и, следовательно, цветной свет имеет более простую природу, чем белый. Ньютон придерживался корпускулярной природы света. В соответствии с этой концепцией свет представляет собой поток «световых частиц», наделенных изначальными неизменными свойствами и взаимодействующих с телами на расстоянии.

	Рис.2.6.

Корпускулярная теория могла объяснить дисперсию света, но была совершенно непригодна для описания дифракции. Дисперсия света наблюдается в виде разложения света в спектр, например, при прохождении его сквозь стеклянную призму. Так как условием появления дисперсии является изменение среды, то можно предположить, что частицы света как-то взаимодействуют с атомами среды, что и вызывает рассматриваемое явление. Но как объяснить дифракцию в рамках корпускулярной теории? Дифракция это огибание светом различных препятствий. Данное явление наблюдается при распространении света вблизи краев непрозрачных тел, сквозь узкие отверстия и т. п.

Факт дифракции гораздо лучше согласуется с представлением о волновой природе света. Почти одновременно с Ньютоном, Гюйгенс выдвинул волновую теорию света, в соответствии с которой свет – это волновое движение в эфире. В отличие от корпускулярной теории, волновая теория света должна была решить вопрос о свойствах среды – носителя световых волн (Волны – это колебания. Спрашивается, колебания чего?). Колеблющуюся (хотя и не наблюдаемую) среду назвали эфиром.

Наряду с развитием оптики изучалась и природа электричества. Было установлено, что заряженные частицы взаимодействуют друг с другом на расстоянии в пустом пространстве. Для объяснения этого взаимодействия была выдвинута полевая концепция, согласно которой каждый заряд создает вокруг себя «нечто», называемое электрическим полем. Таким образом, поле выступает в роли переносчика взаимодействия между заряженными частицами.

В связи с вышесказанным целесообразно упомянуть имя Фарадея, который придерживался оригинальных взглядов на природу материи. Фарадей полагал, что материя активна и немыслима без движения, и возражал против атомистического взгляда на строение вещества: наличие атомов и пустого пространства. Фарадей создал новую теорию структуры вещества: исходным материальным образованием являются не атомы, а поле; атомы – лишь сгустки силовых линий поля. Материя занимает все пространство. Ее основными характеристиками являются силы притяжения и отталкивания. Под силой он понимал характеристику активности. Атомы являются лишь центрами притяжения и отталкивания. Максвелл воспринял эти представления, развил их и построил теорию электромагнитного поля.

	Рис.2.7.

 

В начале XIX в. было обнаружено, что между электричеством и магнетизмом существует связь. Эрстед обнаружил, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле, а Фарадей показал, что переменное магнитное поле индуцирует в проводнике электрический ток, а также обнаружил воздействие магнитного поля на световую волну, после чего тождество электромагнитных и световых явлений стало очевидным. Таким образом, было установлено, что световые, электрические и магнитные явления сливаются в одну группу электромагнитных процессов, подчиняющихся общей системе законов.

	Рис.2.8.

На рубеже XIX и XX веков в физике был сделан ряд открытий, в конечном итоге приведших к коренному пересмотру взглядов на природу материи:

Открытие явления радиоактивности (превращения атомов различных элементов друг в друга) показало ошибочность представлений об атоме как о неделимом «кирпичике» вещества.

Описание процессов взаимодействия света с веществом в ходе изучения т. н. абсолютно черного тела привело к странному, не соответствующему данным наблюдений выводу о неизбежном перетекании всей энергии от вещества к электромагнитному полю. Возникшее противоречие между классической теорией и данными наблюдений получило название ультрафиолетовой катастрофы.

Опыты по фотоэффекту (явлению выбивания светом электронов с поверхности проводника) указывали, что свет может вести себя подобно частицам с пропорциональной частоте излучения энергией, количество которых пропорционально интенсивности света.

Таким образом, встал вопрос: как согласовать корпускулярные и волновые свойства материи.

Решение Планком проблемы абсолютно черного тела состояло в том, что электромагнитная волна испускается порциями, которые получили названия квантов. Такая дискретность волны означала, что волна имеет свойства частиц, корпускул.

Квантовомеханическое описание раскрывает качественное своеобразие свойств присущих микрообъектам в отличие от макрообъектов. Это отличие состоит в том, что микрочастицы представляют собой единство противоположных свойств и сторон их строения – прерывности и непрерывности, корпускулярности и волнообразности. Это – не шарики, как думали раньше ученые, а сложные материальные образования, в которых дискретность (выраженная в свойствах корпускулы) определенным образом сочетается с непрерывностью (выраженной в свойствах волны). Поэтому и движение таких частиц (например, электрона вокруг атомного ядра) совершается не по аналогии с движением планеты вокруг Солнца, т.е. не по строго определенной орбите, а по аналогии с облаком («электронное облако»), имеющим как бы размытые края. Таким образом, согласно кванотово-механическим представлениям, микрочастицы материи носят противоречивый характер, будучи единством волновых и корпускулярных.