Древние греки предсказали появление атома 2400 лет назад

Однако мы практически ничего не знаем о жизни Демокрита, и оригинальные произведения этого мыслителя не сохранились до наших дней. Поэтому идеи Демокрита стали известны в основном по цитатам из его работ, которые мы находим у других авторов, прежде всего у Аристотеля.

Как Демокрит предсказал атом?

Логика рассуждений Демокрита, если их перевести на современный язык, была чрезвычайно проста. Представьте, сказал он, что у нас самый острый нож в мире. Берем первый попавшийся под руку материальный предмет и разрезаем его пополам, затем также разрезаем одну из получившихся половинок пополам, затем одну из получившихся четвертинок разрезаем пополам и так далее.

Рано или поздно, утверждал он (основываясь, как и все древнегреческие мыслители, в первую очередь на философских соображениях), мы получим частицу настолько малую, что ее нельзя будет разделить на две части. Это будет неделимый атом материи.

Согласно идеям Демокрита, атомы вечны, неизменны и неделимы. Изменения во Вселенной произошли исключительно из-за изменений связей между атомами, но не сами по себе. Таким образом, он тонко обошел давний спор древнегреческих философов о том, подвержена ли изменению сама сущность видимого мира или все изменения в нем являются чисто внешними.

Сегодня от представлений Демокрита об атоме уцелело только само слово «атом». Теперь мы знаем, что атом состоит из более фундаментальных частиц. Ясно, что между древнегреческой теорией и современными научными исследованиями мало общего: идеи Демокрита не основывались на каких-либо наблюдениях или практических экспериментах. Демокрит, как и все философы древности, просто рассуждал и делал умозрительные выводы относительно природы мира.

Тем не менее работы Демокрита не остались незамеченными в современном мире. На последней греческой монете в 10 драхм (теперь изъятой из обращения и замененной евро) изображен портрет Демокрита на лицевой стороне и схематическая модель атома на реверсе.

Демокрита называли «смеющимся философом» (кажется, у него было необычное для других античных философов чувство юмора). Не поэтому ли на монете, посвященной его памяти, изображен атом лития, химического элемента, который сейчас широко используется для лечения депрессии?

Эволюция атомных теорий

Идея атомного строения материи оставалась чисто философской конструкцией до начала XIX века, когда были сформированы основы химии как науки. Химики первыми обнаружили, что многие вещества в процессе реакций распадаются на более простые компоненты.

Например, вода распадается на водород и кислород. Однако некоторые вещества – те же водород и кислород – нельзя разложить на компоненты с помощью химических реакций. Такие вещества были названы химическими элементами.

К началу 19 века было известно около 30 химических элементов (на момент написания статьи было открыто более 110 из них, в том числе искусственно полученные в лабораторных условиях; см. Периодическую таблицу).

Кроме того, было обнаружено, что в процессе химических реакций количественное соотношение веществ, участвующих в этой реакции, не меняется. Итак, для получения воды обязательно берутся восемь массовых долей кислорода и одна доля водорода.

Первым, кто предложил содержательную интерпретацию этих фактов, был Джон Далтон, имя которого увековечено в законе Далтона, который он открыл. В своих химических экспериментах он исследовал поведение газов, но круг его интересов не ограничивался этим. В 1808 г. он начал публиковать свой фундаментальный двухтомник «Новая система химической философии», который коренным образом повлиял на дальнейшее развитие химии.

В этой работе Дальтон предположил, что можно понять и интерпретировать последние достижения экспериментальной химии, только признав, что каждый химический элемент в этих экспериментах соответствует своему уникальному атому, и что это смешение и комбинация этих атомов в различных пропорции, которые приводят к образованию химических веществ, наблюдаемых в природе.

Например, вода, согласно Дальтону, состоит из комбинации двух атомов водорода и одного атома кислорода (известная формула H2O). Тот факт, что все атомы одного вида неотличимы друг от друга, успешно объяснил, почему в химических реакциях они всегда находятся в постоянных пропорциях.

Итак, в случае воды два атома водорода всегда одинаковы, где бы мы ни брали эту воду, и всегда находятся в одной и той же связи с одним атомом кислорода.

Для Дальтона, как и для Демокрита, атомы оставались неделимыми. В черновиках и книгах Далтона мы находим рисунки, на которых атомы представлены в виде шаров. Однако основная посылка его работы – что каждый химический элемент соответствует определенному типу атома – легла в основу всей современной химии.

Этот факт остается неизменным даже сейчас, когда мы знаем, что каждый атом сам по себе представляет собой сложную структуру и состоит из тяжелого положительно заряженного ядра и легких отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра.

Достаточно обратиться к сложностям квантовой механики, чтобы понять, что понятие атома не исчерпало себя даже в 21 веке. Однако неплохо для идеи, возникшей в результате философских споров почти 2500 лет назад!