История физики атома и атомного ядра

19

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ГОУВПО «АмГУ»)

РЕФЕРАТ

на тему: История физики атома и атомного ядра

по дисциплине Концепция современного естествознания

Исполнитель

Студент с-83 группы Орлова О.П.

Руководитель

г. Благовещенск

2008

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Возникновение атомистической догадки в античной науке

2. Возрождение атомистической идеи и превращение её в гипотезу

3. Окончательное утверждение атомистической идеи. Развитие теории строения атома

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Век наш не случайно называют атомным (атомные корабли, атомные электростанции, атомные бомбы). К атомизму мы привыкаем с детства и не видим ничего удивительного в том, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших частиц. И все же противоестественно не видеть величия атомистической идеи и не оценить тех трудностей, которые пришлось преодолеть человеческому уму на длительном пути её утверждения. «Если бы в результате какой-либо мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались уничтоженными и к грядущим поколениям перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы большую информацию?! Я считаю, что это атомная гипотеза… - все тела состоят из атомов - маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольших расстояниях, но отталкиваются, если одно из них приближать к другому». Эти слова принадлежат крупнейшему физику нашего времени Р. Фейману. Чтобы лучше понять, почему действительно атомизм является важнейшим завоеванием физической науки, надо проследить историю развития данной идеи.

1 ВОЗНИКНОВЕНИЕ АТОМИСТИЧЕСКОЙ ДОГАДКИ В АНТИЧНОЙ НАУКЕ

Первым, кто отчетливо высказал мысль об атомистическом строении вещества, принято считать греческого мыслителя Демокрита, жившего в V в. до н.э. Что же натолкнуло древних ученых на мысль о дискретном строении вещества? С определенностью ответить на вопрос трудно, но, может быть, прав В.С.Вавилов, считавший естественным следующий ход рассуждений древних. На небе светятся отдельные звезды; морская вода дробится на мельчайшие брызги; человечество состоит из отдельных людей. «От этих наблюдений один шаг до основного представления атомистического учения: предположения о том, что среды, кажущиеся нам непрерывными, в действительности являются скоплениями мельчайших частиц, недоступных по своим размерам для глаза»; т.е. атомистическая идея - неизбежное следствие повседневных наблюдений. Путем размышлений Демокрит пришел к выводу, что существует предел деления любого тела и последнюю, далее уже неделимую часть, обладающая свойствами целого, он назвал «атомом». «Начало вселенной - атомы и пустота, все же остальное существует лишь во мнении. Миров бесчисленное множество, и они имеют начало и конец во времени. И ничто не возникает из небытия и не разрешается в небытие. И атомы бесчисленны по величине и по множеству, носятся же они во вселенной, кружась в вихре, и таким образом рождается все сложное: огонь, вода, воздух и земля. Последние суть соединения некоторых атомов». Таком образом, все состоит из вечно движущихся атомов и объясняется различием в числе, размерах, форме и порядке атомов.

Учение Демокрита бросало вызов религиозному взгляду на мир. Для объяснения природы он прибегал не к божественному откровению, а к естественным причинам. Материалистичность атомистики была причиной того, что Платон, от которого берет свое начало идеалистическая линия в философии, приказывал своим ученикам уничтожать сочинения Демокрита. В средние века учение Демокрита было запрещено церковью.

2. ВОЗРОЖДЕНИЕ АТОМИСТИЧЕСКОЙ ИДЕИ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЕЕ В ГИПОТЕЗУ

Лишь в XVII в. французский философ Пьер Гассенди (1592-1665) возродил к жизни идеи древних атомистов. Но для развития этой идеи не хватало новых фактов и строго количественного, экспериментального физического метода. Однако эпоха Возрождения с характерным для нее повышенным интересом к изучению наследия древних мыслителей сделала свое дело - атомистическая идея вошла вновь в обиход науки. Галилей и Ньютон принимают ее как само собой разумеющееся и пользуются ею в своих теоретических построениях (хотя и существенно не развивают её). Так, по Ньютону, атомы обладают инертностью и тяготением, и в самом определении массы тела Ньютон выступает как атомист, считая ее пропорциональной числу однокачественных частиц. Да и свет, по Ньютону, имеет корпускулярную структуру.

В XVII в. делаются первые шаги в учении о газообразном состоянии вещества, с позднейшим развитием которого связана окончательная победа атомистики. На воздух постепенно стали смотреть как на такое же вещество, как жидкости и твердое тело.

Итак, атомистическая догадка древних в XVII в. превращается в гипотезу, которая постепенно все больше используется для объяснения различных явлений.

3. ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ АТОМИСТИЧЕСКОЙ ИДЕИ. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ СТРОЕНИЯ АТОМА

Для многих ученых и философов атом представлялся действительно неделимым, не имеющим внутреннего строения. Однако были и такие, которые предлагали различные гипотезы о его строении. Декарт и его последователи картезианцы атом рассматривали как частицу, образованную из материи, которая делится до бесконечности. Атомы, по Декарту, из которых составлено вещество, могли изменяться по форме и по величине. Однако эта гипотеза сравнительно быстро сошла со сцены.

В начале XIX в. мысль о сложном строении атомов высказал английский ученый Праут. Он исходил из результатов измерений, которые показали, что атомные веса элементов кратны атомному весу водорода. На основе этого Праут и высказал гипотезу, согласно которой атомы всех элементов состоят из атомов водорода.

В середине XIX в. с возрождением картезианских идей возникает гипотеза о том, что все атомы представляют собой особые образования в эфире. Такую гипотезу высказал В.Томсон, которые предлагает рассматривать атомы как вихревые кольца в эфире. Эти кольца, если рассматривать эфир как идеальную жидкость, не исчезают, они неделимы, между ними действуют силы, подобные молекулярным силам, и т.д.

Новый толчок для развития идеи о сложном строении атома дало открытие Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834-1907) периодического закона. Уже одно это открытие наталкивало на мысль о том, что атомы не являются неделимыми, что они обладают структурой и их нельзя считать первичными материальными образованиями. И действительно, вскоре появились новее гипотезы о строении атома. Так, например, английский химик и физик Крукс высказал гипотезу о том, что все элементы образуются из некоего первоначального вещества, «протила», в результате его конденсации.

Открытие периодического закона Менделеева натолкнуло на идею о сложном строении атома Николая Александровича Морозова (1854-1946). Все атомы химических элементов, по Морозову, состоят из пяти основных частиц: трех частиц с атомными весами 1,2,4 (структурного водорода, протогелия и архония) и двух частиц электричества: отрицательной - «катодия» и положительной - «анодия». Все химические элементы являются сочетанием этих элементарных частиц.

Попытка построить теорию строения атома на основе открытия Менделеева была предпринята также профессором Московского университета Б. Н. Чичериным в конце 80-х годов. Анализируя свойства элементов с точки зрения периодического закона Менделеева, он выдвинул гипотезу о сложном строении атома. Атом, по Чичерину, подобен солнечной системе. Он состоит из центральной массы -- ядра, вокруг которого вращаются периферические массы; между массами и ядром действуют силы притяжения, подобные силам тяготения.

Теория строения атома, однако, начала по-настоящему развиваться только после открытия электрона и радиоактивности. Эти открытия совершенно определенно свидетельствовали о том, что атом нельзя считать неделимым и не имеющим внутреннего строения.

Первая гипотеза, первая модель атома, на основе новых открытий была разработана В. Томсоном и Дж. Дж. Томсоном. В наиболее законченном виде она была изложена последним в 1903 г. в книге «Электричество и материя». Согласно этой модели, атом состоит из положительного заряда, равномерно заполняющего сферу, размеры которой имеют тот же порядок, что и атом. Внутри сферы находятся отрицательные заряды -- «корпускулы» (термин «электрон» Томсон в данной работе еще не использовал), размеры которых гораздо меньше размеров сферы. Число корпускул в атоме велико. Так, по Томсону, самый малый атом, атом водорода содержит около 1000 корпускул. Корпускулы внутри атома могут двигаться, например, вращаясь вокруг его центра, или находиться в покое. Дж. Дж. Томсон использовал оба представления при объяснении различных физических явлений, полагая, как и его знаменитый однофамилец В. Томсон, возможным пользоваться разными моделями одного и того же объекта. С помощью своей модели Дж. Дж. Томсон пытался объяснить многие физические и химические явления. Прежде всего Дж. Дж. Томсон показал, что его модель позволяет объяснить периодичность химических свойств элементов, выражаемую периодическим законом Менделеева. Оказывается, что при устойчивом состоянии атома электроны в нем должны располагаться концентрическими слоями с определенным числом электронов в каждом слое. С помощью предложенной модели Томсон объяснял линейчатый характер атомных структур, хотя спектральные закономерности ему объяснить не удалось. Он также объяснял проводимость металлов, считая, что атомы металлов легко теряют внешние электроны, которые становятся электронами проводимости. Дж. Дж. Томсон предполагал объяснить и явление радиоактивности, рассматривая атомы радиоактивных элементов как атомы, содержащие очень большое число электронов, которые вследствие постоянной потери энергии на излучение становятся неустойчивыми и распадаются (при этом выделяется энергия) и т. д.

Несмотря на то, что уже вскоре была обнаружена ограниченность модели Томсона, она сыграла положительную роль в развитии теории строения атома. Из теории Томсона был заимствован ряд идей, и прежде всего идея о слоистом расположении электронов в атоме и объяснение на ее основании периодической системы элементов.

Японский физик Нагаока в 1904 г. предложил планетарную модель атома. По этой модели атом состоит из положительного ядра, вокруг которого вращается кольцо, состоящее из большого числа электронов. Однако такая гипотеза не привлекла серьезного внимания. В 1905 г. в докладе на 77-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей вопроса о планетарной модели атома коснулся Вин. Он высказался против такой модели, поскольку атом, построенный согласно ей, не может быть устойчивым, вследствие того что электроны в таком атоме должны излучать и быстро терять энергию.

В 1909--1910 гг. сотрудниками лаборатории английского физика Эрнеста Резерфорда (1871--1937) были проведены экспериментальные исследования рассеяния ?-частиц тонким слоем вещества. Эти исследования показали, что для большинства ?-частиц, пронизывающих тонкий слой вещества, можно принять, что они рассеиваются силовыми центрами, которые действуют на них с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния. Для некоторых же сравнительно немногих частиц, отклонение которых составляло угол ~ 90° и больше, нужно было принять, что они встретились с очень сильными электрическими полями (в результате они даже отбрасываются назад). Анализируя данные эксперимента, Резерфорд был вынужден в 1911 г. в работе «Рассеяние ?- и ?-частиц веществом и строение атома» высказаться за планетарную модель атома. По теории Резерфорда', атом состоит из положительного ядра, гораздо меньших размеров, нежели атом, порядка 10-13 см. Вокруг ядра вращаются электроны. Общий заряд атома равен нулю, поэтому заряд ядра по абсолютной величине равен пе, где п -- число электронов в атоме, е -- заряд электрона. Резерфорд полагает в согласии с мнением ван ден Брука, высказанным ранее, что число электронов в атоме должно быть равно порядковому номеру элемента в периодической системе Менделеева. Модель атома Резерфорда, казалось, совершенно определенно следовала непосредственно из экспериментов. Однако несмотря на это, против нее можно было выдвинуть те же возражения, которые были высказаны Вином против планетарной модели. Кроме того, данная модель не могла объяснить вид атомных спектров, при изучении которых уже была установлена определенная закономерность в распределении спектральных линий.

В 1913 г. Томсон, учтя экспериментальные данные по рассеянию ?-частиц и соображения Резерфорда, разработал новую модель атома. Теперь он предположил, что атом состоит из ядра малых размеров, вокруг которого расположены электроны. Но сила взаимодействия между электронами и ядром уже не является кулоновской. В случае действия такой силы электроны в атоме могут находиться в равновесии, будучи неподвижными. Так, например, если в атоме один электрон, то он находится в равновесии на расстоянии ~10-8 см от ядра. В случае многих электронов условие устойчивого равновесия усложняется. В этом случае электроны при равновесии должны располагаться вокруг ядра в виде колец, аналогично тому, как это было в первой модели Томсона. Будучи выведен из положения равновесия, какой-нибудь электрон начинает совершать внутри атома периодическое движение, если полученная им энергия не превышает определенной величины. Если же эта энергия превышает некоторую критическую величину то электрон покинет атом. В последующем Томсон усложнил свою модель. Он предположил, что сила взаимодействия между электроном и ядром зависит не только от расстояния, но и от ориентации электрона относительно ядра в пространстве, т. е. что она не обладает сферической симметрией. С помощью новой модели Томсон пытался объяснить не только опыты Резерфорда, но и спектральные закономерности, и дискретный характер излучения и поглощения энергии атомом, и целый ряд других физических, а также химических явлений. Томсон довольно долго придерживался своей новой гипотезы строения атома. Даже в 1923 г., когда уже общепризнанный среди физиков стала теория Бора, Томсон в своих лекциях излагал указанную модель и применял ее для объяснения многих физических и химических явлений.

Появились и другие работы, в которых высказывались новые гипотезы о строении атома, отличные и от гипотез Резерфорда и Томсона. В этих работах, например, предполагалось, что атомное ядро обладает магнитным моментом, вводились гипотезы о том, что внутри атома пространство обладает отрицательной кривизной, и т. д. Однако все эти гипотезы носили искусственный характер и не имели успеха.

Успеха в построении теории атома добился в 1913 г. молодой датский физик Нильс Бор (1885--1962), работавший в лаборатории Резерфорда. Бор понял, что для построения теории, которая объясняла бы и результаты опытов по рассеянию ?-частиц, и устойчивость атома, и сериальные закономерности, и ряд других экспериментальных данных, нужно отказаться от некоторых принципов классической физики.

Можно взять за основу модель атома Резерфорда, но дополнить ее новыми гипотезами, которые не следуют или даже противоречат классическим представлениям. Эти гипотезы известны как постулаты Бора. Они сводятся к следующему. Каждый электрон в атоме может совершать устойчивое орбитальное движение по определенным орбитам, с определенным значением энергии, не испуская и не поглощая электромагнитного излучения. Электрон способен перескакивать с одной стационарной орбиты на другую - и только в этом случае он испускает или поглощает определенную порцию энергии монохроматического излучения определенной частоты. Эти гипотезы (постулаты) Бор использует для расчета простейшего атома (атома водорода), рассматривая первоначально наиболее простую его модель: неподвижное ядро, вокруг которого вращается по круговой орбите электрон.

Важным достижением квантовой теории Бора было также развитие им и другими исследователями представления о строении многоэлектронных атомов. При этом они опирались на периодический закон Менделеева и химические свойства элементов, а также использовали идею о слоистом строении атомов, заимствованную у Дж. Дж. Томсона. Впервые в развитом виде теорию строения атомов Бор изложил в 1921 г. в докладе «Строение атомов в связи с физическими и химическими свойствами элементов», прочитанном им в Копенгагене; затем она совершенствовалась в его последующих работах и работах других ученых. К этому времени уже было выяснено, что заряд ядра атома равен Ze, где Z -- порядковый номер данного элемента в таблице Менделеева.

Таким образом, число электронов в атоме равно его порядковому номеру. Бор рассматривает атом как систему, образованную в результате последовательного присоединения электронов к ядру. Пусть имеется ядро с положительным зарядом, равным Ze. При захвате ядром одного электрона образуется система, подобная атому водорода, простейшим состоянием которого является состояние с энергией. При этом и квантовое число k равно единице, т. е. мы получаем круговую орбиту. При Z = 1 имеем просто атом водорода в состоянии с наименьшей энергией. В результате прибавления к ядру второго электрона образуется система, подобная атому гелия, или просто гелий, если Z = 2. Исходя из ряда соображений о свойствах гелия, Бор полагает, что второй электрон в случае невозбужденного состояния имеет также круговую орбиту с теми же квантовыми числами п и k, равными единице. Два электрона заполняют первую оболочку,названную /(-оболочкой.Она представляет собой прочную систему, что выражается в химических свойствах гелия. Заполняя далее электронные оболочки, мы переходим к литию, атом которого имеет три электрона. На основании физических и химических свойств лития Бор заключает, что третий электрон должен находиться на орбите с п = 2и k = 1, что говорит о том, что орбита третьего электрона является эллиптической. Конечно, такое представление об орбите третьего электрона приближенное, так как эта орбита проникает внутрь /(-оболочки, в результате движение электрона более сложное. Однако для установления точной орбиты третьего электрона нужно было бы решать весьма трудную задачу движения многих тел.

Последующий захват электронов ядром приводит к последовательному заполнению новой оболочкой с п = 2, названной L-оболочкой. Орбиты этой оболочки различаются по виду и взаимной ориентации. Десятый по счету электрон закончит заполнение К- и L-оболочек, и мы вновь получим устойчивую конфигурацию электронов, которая образует атом инертного газа неона. Подобным же образом образуется третья М-оболочка, которая содержите электронов и также заканчивается инертным газом-аргоном. Затем следуют оболочки N и О, содержащие уже по 18 электронов, затем оболочка Р, имеющая 32 электрона, и, наконец, частично заполненная оболочка Q.

Естественно, что изложенные соображения Бора можно было рассматривать только лишь как начало теории строения сложных атомов. Развитие этой теории должно было заключаться в объяснении, почему электроны в атомах располагаются по оболочкам так, что в первой оболочке -- два электрона, во второй -- восемь и т. д. Такое расположение электронов в атоме не было объяснено Бором, а угадано на основании соображений полуэмпирического характера.

Дальнейшие исследования строения атома пошли по линии уточнения формы и взаимной ориентации электронных орбит и введения новых соответствующих квантовых чисел для состояний как отдельных электронов в атоме, так и состояния атома в целом. Еще в 1920 г. Зоммерфельд, изучая спектры щелочных металлов, их дублетный характер, ввел новое квантовое число для характеристики состояния всего атома, которое назвал «внутренним квантовым числом». Это квантовое число определяло момент импульса всего атома, который является суммой моментов импульсов валентного электрона и заполненных оболочек.

В 1925г. Немецкий физик Паули (1900-1958) сделал новый шаг в развитии теории строения атома. Исследуя дублетный характер спекторов щелочных металлов, Паули высказал мысль, что их можно объяснить, если приписать самому электрону некоторую «двузначность», т.е. что электрон на орбите может находиться в двух состояниях.

Что означает «двузначность» - этот вопрос Паули не был склонен рассматривать более подробно и предлагать для её объяснения какую-либо модель. В 1925 г. Американский физик Кронинг высказал предположение, что эта «двузначность» является результатом того, что самому электрону нужно приписать момент импульса.

В 1925г. Голландские физики Уленбек и Гаусмит пришли к аналогичному заключению ( и опубликовали его) о собственном моменте импульса электрона, который объяснялся вращением самого электрона вокруг своей оси!). Их работа вызвала интерес и хотя вскоре было выяснено, что представление о вращающемся электроне не может быть сохранено, тем не менее представление о спине электрона твердо вошло в физику.

Подтверждением гипотезы о собственном моменте импульса и магнитном моменте электрона свидетельствовали также опыты Штерна и Герлаха, проделанные ими еще в 1921 г. Штерн и Герлах пропускали узкий пучок атомов серебра через сильно неоднородное магнитное поле. При этом они обнаружили, что прошедший такое поле пучок атомов расщепляется на два. Результат этого опыта показывал, что атомы серебра обладают общим моментом импульса и магнитным моментом, который может принимать только две ориентации относительно направления магнитного поля. Атом серебра имеет один валентный электрон, который в невозбужденном состоянии характеризуется квантовым числом k = 1, и, как полагали сначала, моментом импульса электронной орбиты, который может принимать две ориентации. Поэтому первоначально в результатах опыта Штерна и Герлаха видели подтверждение только пространственного квантования. Однако после того как выяснилось, что момент импульса электрона определяется квантовым числом I = k -- 1 и что наименьшее значение этого числа l = О, указанная выше интерпретация результата опыта Штерна и Герлаха уже не годилась, так как момент импульса при движении валентного электрона по орбите равен нулю, соответственно и магнитный момент орбиты также должен быть равен нулю. С другой стороны, рассмотрение момента импульса атома серебра как момент импульса «остова» атома также встречало возражения. После того как была введена гипотеза спина электрона, опыт Штерна и Герлаха получил правильное толкование и стал рассматриваться как прямое подтверждение наличия спина у электрона.

Почти одновременно с гипотезой о «двузначности» электрона Паули высказал важное предположение, касающееся вопроса заполнения оболочек в атоме, известное как принцип Паули. Как выяснилось в конце концов, для характеристики состояния электрона в атоме необходимо четыре квантовых числа (одно из них появляется в результате существования спина). Согласно принципу Паули, в атоме не может быть двух или более электронов, для которых значения всех четырех квантовых чисел одинаковы. Он писал: «Если в атоме есть электрон, для которого эти квантовые числа... имеют определенное значение, то это состояние «занято».

Принцип Паули проливал новый свет на теорию строения атома. Теперь стало понятным предположение Бора о последовательном заполнении электронных оболочек многоэлектронных атомов. Действительно, для п = 1 возможны всего два различных состояния электрона в атоме на соответствующей орбите и оболочку К заполняют два электрона. Для п = 2 число различных состояний равно восьми и, действительно, вторую L-оболочку заполняет восемь электронов и т. д. Введение четырех квантовых чисел, установление принципа Паули и объяснение периодической системы Менделеева -- новые большие успехи теории атома Бора. Однако они по-прежнему не означали, что теорию можно считать удовлетворительной. Во-первых, сами постулаты Бора имели характер непонятных, ниоткуда не следуемых утверждений, которые должны были бы получить свое обоснование. Во-вторых, помимо основных постулатов теория содержала ряд других принципов: условия квантования, принцип соответствия, принцип Паули и т.д. Все они также нуждались в обосновании. Наконец, теория дала многое для выяснения строения атома и атомных спектров и т. д., однако ее применение часто встречало непреодолимые трудности уже в довольно простых случаях. Так, никакие попытки теоретически рассчитать даже такой, казалось бы, простой атом, как атом гелия, не привели к успеху. Неудовлетворительность теории атома ясно понималась самими физиками. Так, например, Паули в одном из своих писем в 1925 г. писал: «Физика теперь снова зашла в тупик, во всяком случае для меня она слишком трудна, и я предпочел бы быть комиком в кино или кем-нибудь вроде этого и не слышать ничего о физике».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Первым, кто отчетливо высказал мысль об атомистическом строении вещества, принято считать греческого мыслителя Демокрита, жившего в V в. до н.э. Путем размышлений Демокрит пришел к выводу, что существует предел деления любого тела и последнюю, далее уже неделимую часть, обладающая свойствами целого, он назвал «атомом». Учение Демокрита бросало вызов религиозному взгляду на мир; в средние века учение Демокрита было запрещено церковью.

Лишь в XVII в. французский философ Пьер Гассенди (1592-1665) возродил к жизни идеи древних атомистов. Но для развития этой идеи не хватало новых фактов и строго количественного, экспериментального физического метода. В XVII в. делаются первые шаги в учении о газообразном состоянии вещества, с позднейшим развитием которого связана окончательная победа атомистики. На воздух постепенно стали смотреть как на такое же вещество, как жидкости и твердое тело. Итак, атомистическая догадка древних в XVII в. превращается в гипотезу.

Для многих ученых и философов атом представлялся действительно неделимым, не имеющим внутреннего строения. Однако были и такие, которые предлагали различные гипотезы о его строении. Декарт и его последователи картезианцы атом рассматривали как частицу, образованную из материи, которая делится до бесконечности. Однако эта гипотеза сравнительно быстро сошла со сцены.

В начале XIX в. мысль о сложном строении атомов высказал английский ученый Праут. Он высказал гипотезу, согласно которой атомы всех элементов состоят из атомов водорода.

В середине XIX в. с возрождением картезианских идей возникает гипотеза о том, что все атомы представляют собой особые образования в эфире. Такую гипотезу высказал В.Томсон, которые предлагает рассматривать атомы как вихревые кольца в эфире.

Новый толчок для развития идеи о сложном строении атома дало открытие Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834-1907) периодического закона. Уже одно это открытие наталкивало на мысль о том, что атомы не являются неделимыми, что они обладают структурой и их нельзя считать первичными материальными образованиями. И действительно, вскоре появились новые гипотезы о строении атома.

Теория строения атома, однако, начала по-настоящему развиваться только после открытия электрона и радиоактивности. Эти открытия совершенно определенно свидетельствовали о том, что атом нельзя считать неделимым и не имеющим внутреннего строения. Первая гипотеза, первая модель атома, на основе новых открытий была разработана В. Томсоном и Дж. Дж. Томсоном. В наиболее законченном виде она была изложена последним в 1903 г. в книге «Электричество и материя». Несмотря на то, что уже вскоре была обнаружена ограниченность модели Томсона, она сыграла положительную роль в развитии теории строения атома. Из теории Томсона был заимствован ряд идей, и прежде всего идея о слоистом расположении электронов в атоме и объяснение на ее основании периодической системы элементов.

Успеха в построении теории атома добился в 1913 г. молодой датский физик Нильс Бор (1885--1962). Введение четырех квантовых чисел, установление принципа Паули и объяснение периодической системы Менделеева -- новые большие успехи теории атома Бора. Однако они не означали, что теорию можно считать удовлетворительной. Во-первых, сами постулаты Бора имели характер непонятных, ниоткуда не следуемых утверждений, которые должны были бы получить свое обоснование. Во-вторых, помимо основных постулатов теория содержала ряд других принципов. Все они также нуждались в обосновании. Неудовлетворительность теории атома ясно понималась самими физиками. Так, например, Паули в одном из своих писем в 1925 г. писал: «Физика теперь снова зашла в тупик, во всяком случае для меня она слишком трудна, и я предпочел бы быть комиком в кино или кем-нибудь вроде этого и не слышать ничего о физике».

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Спасский Б.И. История физики / Б.И. Спасский. - М.: Высшая школа, 1977. - Ч.2. - 311 с.

2 Мощанский В.И. История физики / В.И. Мощанский, Е.В. Савелова. - М.: Просвещение, 1988. - 203 с.