Атомная физика.
287
пературы у тел. Древнегреческий философ Анаксагор (500-428 до н. э.) развил положения Эмпедокла и выдвинул учение о го- меомериях - «семенах вещей», которые он мыслил бесконечными по качеству и количеству. Каждый из элементов также состоит из бесконечного количества более мелких частиц.
Для развития естественнонаучных знаний была особенно важна конкретизация представлений о существовании необычайно малых частиц веществ. Это сделали Левкипп и Демокрит, сформулировав понятие об атомах. Их учение подняло представление о строении материи на новую ступень развития.
Левкипп (ок. 500-440 до н. э.) и Демокрит (ок. 460-370 до н.
э.) создали атомистическое учение, опираясь на взгляды своих предшественников. По их мнению, атомы могут иметь различную форму и величину. Это определяет возможность их разнообразных соединений. Порядок и расположение атомов в веществах, т. е. структуры веществ, могут существенно различаться. Благодаря различным комбинациям разнообразных атомов образуется бесконечное множество веществ. В отличие от Анаксагора, Левкипп и Демокрит считали, что движение атомов присуще им изначально как способ их существования.
Атомы Демокрита - не разрезаемые (а не неделимые!), существующие вечно материальные образования. Атомы различаются формой, порядком следования и положением в пустом пространстве, а также величиной, зависящей от их тяжести. Они имеют впадины и выпуклости. Из их «вихрей» путем естественного сближения образуется весь мир. Но сами атомы состоят из а'меров, истинно неделимых частиц. В.И. Ленин высоко ценил материализм Демокрита, обозначив его именем материалистическую традицию в истории философии («линия Демокрита»).
Важнейшими событиями в науке, от которых берет начало атомная физика, были открытие электрона и радиоактивности [6]. В 1987 г. английский физик Дж.Дж.Томсон измерил отношение заряда отрицательных частиц, содержащихся в катодных лучах, и на этой основе, а также на том факте, что металлы при сильном
288
Глава 2.
нагревании или освещении испускают электроны, сделал заключение, что электроны входят в состав любых атомов. Результаты исследования свойств электрона и радиоактивности позволили строить конкретные модели атома. В модели, предложенной Дж.Дж.Томсоном в 1903 г. [7-9], атом представлялся в виде положительно заряженной сферы, в которую вкраплены отрицательно заряженные электроны. Модель Томсона объясняла ряд явлений - испускание, поглощение и рассеяние света атомом, но оказалась не способной объяснить результаты опытов Э.Резерфорда по рассеянию альфа-частиц атомами [10].
Опыты Резерфорда показали, что при пропускании через тонкие слои вещества пучка альфа-частиц небольшая доля отклонялась на угол, превышающий 90°. В 1911 г. Резерфордом была предложена планетарная модель атома, которая существует в физике до настоящего времени [11]. В центре атома, согласно этой модели, находится очень небольшое положительно заряженное ядро диаметром 10-13 - 10-12 см, вокруг которого, как планеты вокруг Солнца, вращаются электроны по орбитам, так что общий размер атома составляет порядка 10-8 см. Модель, разработанная Резерфордом, позволила разрешить ряд проблем, но вскоре натолкнулась на принципиальные трудности, связанные с тем, что по так называемой классической теории атома электроны, вращаясь по орбите, испытывают ускорение и должны были излучать энергию и, потеряв ее, упасть на ядро. Однако этого не происходило.
Стоит отметить, что в механической планетарной модели атома на самом деле не было тех противоречий, к которым приводила так называемая «классическая» теория электродинамики. Если электрон и в самом деле вращается по круговой орбите, то он испытывает не продольное, а поперечное ускорение, при котором энергия не отдается и не приобретается, и поэтому вовсе не обязан что-либо излучать. Возникшее противоречие свидетельствовало всего лишь о недостаточности «классической» теории электродинамики. Тем не менее, на это не было обращено внимания.
