Tartalom
- A Democritus részecskeelmélet
- Demokratikus kísérlet az atomok létezésének bizonyítására
- John Dalton és a Modern Atomic Theory
- A részecskeelmélet megfelel a kvantumnak
- A modern atom
Az anyag részecske elméletét nem annyira fedezték fel, mint azt megfogalmazták, és ez a megfogalmazás az ókori Görögországban kezdődött.
A Demokratikus filozófus Demokratikus filozófus, akinek az a gondolata, hogy a világ apró, oszthatatlan részecskékbõl állt, az a demokrácia filozófus, aki 460 és 370 között élt. Kísérletet dolgozott ki annak megalapozására, és bár a Democritus kísérlete túlságosan egyszerűnek tűnhet, segített létrehozni az atom koncepcióját, amely központi jelentőségű az anyag modern megértésében.
A kísérletet követő évszázadokban a Democritus részecskeelmélet nem haladt előre haladva, ám a tizenkilencedik század fordulóján az angol vegyész és fizikus John Dalton (1766 - 1844) vette át.
A Daltons munkája gyakorlatilag változatlan maradt egy évszázad jobb részén, amíg a modern fizikusok legénysége, köztük Thompson, Rutherford, Bohr, Planck és Einstein bekerült. Akkor kezdtek el szikrák repülni, és a világ belépett a nukleáris korszakba.
A Democritus részecskeelmélet
Úgy tűnik, hogy a "demokrácia" szó valószínűleg a nevéből származik, de Democritus nem volt politikai filozófus. A szó valójában a görög szavakból származik demók, ami azt jelenti: "az emberek" és kratein, ami azt jelenti: "uralkodni".
A nevető filozófusnak, a vidámság nagy jelentősége miatt, a Democritus egy másik fontos szót írt le: atom. A kis részecskékre hivatkozott, amelyek mindent alkotnak az univerzumban atomos, ami megdönthetetlen vagy oszthatatlan.
Ez nem volt az egyetlen úttörő hozzájárulása a tudományhoz. A Democritus volt az első, aki úgy vélte, hogy a Tejút által látott fény az egyes csillagok sokaságának kombinált fénye. Javasolta más bolygók létezését, sőt több világegyetemi létezést is posztulált, amely ötlet a mai tudomány élvonalában áll.
Arisztotelész (Kr. E. 384 - 322) szerint Demokratikus úgy gondolta, hogy az emberi lélek tűz atomokból és a föld atomok testéből áll. Ez ellentétes volt Arisztotelész véleményével, miszerint a világ a levegő, a tűz, a föld és a víz négy eleméből áll, és hogy az elemek aránya meghatározta az anyag tulajdonságait.
Arisztotelész azt is hitte, hogy az elemek átalakíthatók egymásba - ez egy ötlet, amely a Filozófusok kőének a középkori keresését támogatta.
Demokratikus kísérlet az atomok létezésének bizonyítására
Sem Arisztotelész, sem az ugyanolyan befolyásos Platón (Kr .u 429 - 347 körül) nem támogatta a Democritus részecskeelméletet, és 2000 évbe telik, mire a "nevető filozófust" komolyan veszik. Ennek bármi köze lehet ahhoz a kísérlethez, amelyet Demokratikus tervezett az elméletének bizonyítására, amely kevésbé volt meggyőző.
Democritus úgy érvelt, hogy ha elvesz egy követ vagy valamilyen más tárgyat, és továbbra is felosztja azt felére, akkor végül olyan darabhoz érkezik, amely olyan kicsi, hogy többé nem osztható. Azt mondják, hogy ezt a kísérletet egy kagylóval hajtotta végre, és amikor a héjat finom porrá redukálta, amelyet már nem tudott kisebb részekre vágni, úgy vélte, hogy ezt bizonyítja tételének.
Demokratikus materialista volt, ellentétben Platónnal és Arisztotelészel, akik úgy gondolták, hogy az események célja sokkal fontosabb, mint azok oka. A matematika és a geometria úttörője volt, és abban az időben kevés ember között volt, akik azt hitték, hogy a föld gömb alakú. Még ha nem is tudta volna meggyőzően bebizonyítani, az inkább az üres térben létező atomokról alkotott elképzelése, mindegyiknek van egy kis tépőzáras stílusú horogja, amely lehetővé tette az összeköttetést más atomokkal, nem távol esik az atom modern tudományos modelljétől.
John Dalton és a Modern Atomic Theory
Helyes volt-e a Democritus elmélete? A válasz igenlő, de 1800-ig még ezt sem lehetett fontolóra venni. Akkor, amikor John Dalton újra megvizsgálta, miközben Joseph Proust francia kémikus által kidolgozott állandó összetételű törvényt dolgozott. A hatalmak törvénye közvetlenül következik a tömegmegőrzési törvényből, amelyet egy másik francia vegyész, Antoine Lavoisier fedez fel.
Az állandó összetétel törvénye kijelenti, hogy egy tiszta vegyület mintája, függetlenül attól, hogy miként nyerik, mindig ugyanazokat az elemeket tartalmazza, azonos tömeg arányban. Dalton rájött, hogy ez csak akkor lehet igaz, ha az anyag oszthatatlan részecskékből áll, amelyeket atomoknak hívott (a feje bólintva a Democritus felé). Dalton készített négy állítás az anyagról amelyek együttesen alkotják ő atomelméletét:
A dalton atomelmélet a tizenkilencedik század nagy részében gyakorlatilag változatlan maradt.
A részecskeelmélet megfelel a kvantumnak
A tizenkilencedik század folyamán vita zajlott a fény természetéről - akár hullámként, akár részecskéként terjedt-e. Sok kísérlet megerősítette a hullámhipotézist, és még sokan megerősítették a corpuscularis hipotézist. Heinrich Hertz német fizikus 1887-ben felfedezte a fotoelektromos hatást, amikor szikrarés-generátorral végzett kísérleteket végzett. Ez a felfedezés sokkal fontosabbnak bizonyult, mint Hertz rájött.
Körülbelül abban az időben az angol fizikus, J.J. Thompson felfedezte az első szubatómiai részecskét, az elektronot, a katód sugarai viselkedésének vizsgálatával. Felismerése megmagyarázta, mi képezi a vezető lemez elektromos kisülését, amikor rávilágítasz rá - ami az fotoelektromos hatás - de nem mi okozza a kisülést, és nem az, hogy az elektromos impulzus erőssége miért kapcsolódik a fény frekvenciájához. A megoldásnak 1914-ig kellett várnia.
Senki más, mint Albert Einstein, nem magyarázta meg a fotoelektromos hatást az úgynevezett kis energiacsomagok alapján kvantumokat. Ezeket Max Planck német fizikus javasolta 1900-ban. Einsteins magyarázata bizonyította a kvantumelméletet, ezért érte el Nobel-díjat.
A Quanta, amint Planck megfogalmazta őket, mind részecskék, mind hullámok egyszerre voltak. Planck szerint a fény fotonoknak nevezett kvantákból állt, amelyek mindegyikének külön energiája volt a frekvenciája által meghatározott. 1913-ban Neils Bohr dán fizikus Plancks-elméletet használta az atom bolygóbeli modelljének kvantum-átadására, amelyet az új-zélandi fizikus Ernest Rutherford 1911-ben javasolt.
A modern atom
Az atom Bohrs-modelljében az elektronok megváltoztathatják a pályákat egy foton kibocsátásával vagy abszorpciójával, de mivel a fotonok diszkrét csomagok, az elektronok csak diszkrét mennyiségben tudják keringni. Két kísérlet, James Franck és Gustav Hertz, egy olyan kísérletet dolgoztak ki, amely megerősítette a Bohrs hipotézisét azáltal, hogy elektronokkal bombázták a higanyatomokat, és meg is tették anélkül, hogy tudtak volna volna a Bohrs munkájáról.
Két módosítással a Bohrs-modell a mai napig fennmaradt, bár a legtöbb modern fizikus ezt közelítésnek tekinti. Az első módosítás a protonnak Rutherford általi 1920-as felfedezése volt, a második pedig a neutron felfedezése volt a brit fizikus, James Chadwick által 1932-ben.
A modern atom a Democritus részecskeelmélet megerősítése, ugyanakkor megcáfolása is. Az atomok kiderül, hogy nem oszthatók, és ez igaz az őket alkotó elemi részecskékre is. Az elektronokat, protonokat és neutronokat fel lehet osztani kvarkoknak nevezett kisebb részecskékre, és lehet, hogy kvarkokat is fel lehet osztani. A nyúl lyukán át vezető utazás messze nem ért véget.