Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 10

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 194 >> Следующая


7. Читатель спросит, обладаем ли мы сейчас исчерпывающей теорией строения вещества? Ответ будет отрицательным: у нас нет детальной теории, которая могла бы объяснить все явления в нашем мире. Но за последнее столетие наше понимание природы вещей чрезвычайно расширилось. Мы узнали о новых свойствах природы, о которых не имели ни малейшего представления, и успешно решили множество старых проблем. С удовлетворением можно сказать, что теперь мы понимаем химические явления и макроскопические свойства вещества. В этих областях физики мы уже можем ответить на те вопросы, которые не могла разрешить классическая теория.

Атомы и элементарные частицы

8. Перейдем к идее элементарных частиц. Греческим философам принадлежит заслуга введения в теорию вещества идеи об атомах. (Не исключено, что аналогичные соображения развивались другими
«ародами гораздо раньше.) Следует сразу же отметить, что «атомы» древних сильно отличаются от атомов, с которыми имеем дело мы. Нелегко точно понять, что подразумевали греческие философы под этим термином, но основной проблемой, интересовавшей их, был ©опрос о том, бесконечна ли делимость вещества. Если вещество нельзя дробить бесконечно, то в конце концов мы придем к идее об элементарной частице вещества, т. е. об «атоме». Возьмем некоторое вещество и будет делить его на всё более мелкие части. В конце концов настанет предел, когда дальнейшее деление невозможно. Слово «атом» как раз означает «неделимый».

Рис. 9А. Схематическое представление химической реакции Н2-Ь-С12->-2НС1, показывающее, что она заключается в перераспределении исходных «элементов». В действительности процессы, происходящие при «сгорании» газообразного водорода в атмосфере хлора, очень сложны: происходит выделение энергии в форме света и кинетической энергии продуктов реакции, газы нагреваются, и молекулы Н2 и С12 диссоциируют на атомы, которые соединяются в молекулы НС1. Играют роль и другие процессы, которые заключаются в возбуждении атомов и молекул светом или через столкновение

Греческие атомисты верили, что любое вещество построено из «атомов», и, вероятно, чувствовали, что бесконечное многообразие свойств вещества должно быть объяснено конфигурацией (и движением?) «атомов». Эти идеи довольно близки к современным, но существует огромное различие между нашими количественными теориями, основанными на опыте, и туманными размышлениями древних.

9. В этой книге мы не будем заниматься ранней историей атомной теории, но читатель должен вспомнить, что в XIX веке атомная гипотеза привела к замечательным успехам в понимании ряда явлений. Она объяснила основной факт, известный химикам: данное сложное химическое вещество состоит из определенных химических элементов, причем пропорции, в которых входят эти элементы, определяют вещество. Рассмотрим, в частности, тот замечательный факт, что химически сложные вещества можно представить такими простыми формулами, как Н20, H2S04, Na2S04 или NaOH. Замечательным в этих формулах является появление небольших целых чисел, показывающих, например, что две единицы водорода, объединяясь с одной единицей кислорода, образуют одну единицу воды, и т. п. Этот опытный факт легко объяснить, предположив, что вещество состоит из атомов; химические соединения состоят из молекул, которые в свою очередь являются сложными системами, состоящими из небольшого числа атомов. Два атома водорода совместно с одним атомом кислорода образуют молекулу воды. Ясно и просто.

Дальнейшие подтверждения атомной гипотезы связаны с успехами кинетической теории газов, развитой в работах Максвелла и

18
Больцмана. Эта теория смогла объяснить многие свойства газов, исходя из предположения, что газ в сосуде представляет собой рой молекул, беспорядочно движущихся и непрерывно сталкивающихся со стенками и друг с другом. Кинетическая теория позволила оценить постоянную Авогадро: jV0=6,02-1023 моль-1, представляющую собой число молекул в моле любого газа. (Молем любого химического соединения мы называем такое его количество, масса которого» выраженная в граммах, равна молекулярной массе соединения *).) Первая грубая оценка значения N0 была сделана Лошмидтом в 1865 г.

Имея такие указания о существовании атомов, трудно поверить» что вплоть до конца прошлого века некоторые ученые отрицали атомную гипотезу на основании отсутствия прямых (!) доказательств атомного строения вещества.

10. «Атомы» греческих философов не идентичны атомам нашего времени. Прежде всего, наши атомы нельзя считать неделимыми: они построены из протонов, нейтронов и электронов. Роль «атомов» в понимании греков в какой-то степени играют именно протоны» нейтроны, электроны и множество других элементарных частиц. Что мы понимаем под «элементарной частицей»? Точный смысл этого понятия в настоящее время спорен, но для наших целей практически достаточно простого ответа на поставленный вопрос: частицу можно считать элементарной, если ее нельзя описать как сложную систему, состоящую из других, более элементарных объектов. Мы не в состоянии указать на «части» элементарной частицы, она не «построена» из чего-то более простого. На ней наши попытки мысленного деления закончились. При таком определении элементарны протон, нейтрон и электрон, но не атом водорода и не ядро урана.
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed