«Атом» – значит «неделимый». Более двух тысячелетий назад это слово ввели в науку древнегреческие философы. Так назвали они мельчайшие частицы, из которых, по их представлениям, состоял весь мир и которые никакими средствами нельзя разделить на части.
Все об атомах
Мы называем атомами частицы, из которых построены молекулы. Дальше будет видно, имеет ли право атом до сих пор носить свое имя – «неделимый».
Не все атомы одинаковы: сейчас известно немногим более ста видов, или сортов атомов. Вместо того, чтобы говорить «сорт атомов» или «вид атомов», химики говорят «химический элемент» или просто «элемент». Следовательно, известно немногим более ста химических элементов.
Каждый химический элемент имеет свое собственное название, например азот, кислород, ртуть, сера, бром, водород, углерод, натрий, уран, железо, кальций, хлор и т. д. Вы можете оказать, что это вовсе никакие не элементы и не «виды атомов», а попросту названия веществ, многие из которых хорошо вам знакомы. Азот и кислород – газы, входящие, в состав атмосферного воздуха, ртуть – блестящий жидкий металл, сера – желтое горючее вещество и т. д.
Ваше сомнение законно, но мы разъясним его несколько позже. Элементы и служат тем строительным материалом, из которого построены псе известные нам молекулы, все химические вещества.
Элементы отличаются друг от друга весом атомов, их способностью соединяться между собой и многими другими признаками, но самое главное, самое основное различие заключается в устройстве, в строении атомов. Атомы водорода устроены не так, как атомы углерода, атомы углерода не так, как атомы серы. Каждый элемент имеет свое собственное, особое строение атомов.
Проще всего устроен атом водорода. Он состоит всего из двух частиц: атомного ядра и вращающегося вокруг него электрона. Эти частицы не очень сильно отличаются по размерам, диаметр ядра примерно в 10 раз больше диаметра электрона, но различие в их массах огромно: атомное ядро почти в 2 000 раз тяжелее электрона. Практически вся масса атома сосредоточена в его ядре. И атомное ядро и электрон несут на себе электрические заряды: ядро – один положительный, а электрон – один отрицательный заряд. Так как электрические заряды ядра и электрона равны и противоположны, то они уравновешивают друг друга, и атом в целом оказывается электронейтральным (как бы не имеющим электрического заряда).
У каждого элемента своя масса ядра, свой положительный заряд ядра и соответствующее ему число электронов. Этим элементы отличаются друг от друга. Почти у всех элементов электроны расположены на нескольких орбитах, на разных расстояниях от атомного ядра. Распределение электронов по орбитам характерно для каждого элемента.
Например, внешнюю, самую далекую от ядра орбиту атома хлора нам нужно было бы сделать диаметром около 150 метров, а самую близкую – диаметром 6 метров.
Итак, атомы далеко не первичные и не простейшие частицы вещества. Даже по нашему весьма поверхностному описанию вы можете судить, насколько они сложны. Вы знаете, что современная наука нашла способы расщеплять и создавать атомы и что на этом основано использование атомной энергии. И тем не менее даже сегодня для химиков атомы по-прежнему «неделимы». Дело в том, что атомы очень прочные частицы, они неизмеримо прочнее молекул. Молекулы сахара, например, начинают разрушаться уже при 150° При 1500° вполне ощутимо идет разрушение молекул воды, температура в 6000° вполне достаточна, чтобы разрушить почти все известные нам молекулы. Другое дело атомы: чтобы разрушить атомы, нужны температуры, измеряемые миллионами градусов, или совсем особые средства, вроде бомбардировки атомов другими частицами. Поэтому при химических реакциях, даже самых энергичных и бурных, атомы не разрушаются. Неразрушимость атомов при химических реакциях – основной закон химии. Химики твердо знают, что при химической реакции ни один атом не исчезнет и не возникнет. Власть химиков над атомами ограничена: они любыми доступными способами переставляют атомы из молекулы в молекулу, но сами атомы остаются при этом неделимыми.
The realisation that the atom was divisible, and thus that elements were not the «fundamental building blocks» arguably began around 1897 with J. J. Thomson’s discovery of the electron and proceeded through the early 20C to Rutherford’s experiments with hydrogen nuclei, described as the discovery of the proton (although William Prout [ibid] had suggested that all atoms were composed of hydrogen atoms as early as 1815).
From this Wiki page, Robert Boyle proposed the idea that matter was made of irreducible atoms in 1661, rejecting earlier ideas of «the elements», and in 1789, Antoine Lavoisier published a list of 33 elements (although some were questionable). By 1818, atomic weights were known for 45 of the 49 accepted elements; in 1869, Mendeleev had 66 elements in his periodic table; and by 1900, all but three of the naturally occurring stable elements had been discovered.
So the question is: as the number of known elements grew (see graph here), did anyone (ideally with at least some degree of credibility) use what might be termed a more «philosophic» argument to question the fundamental nature of elements and atoms, based on the idea that there were «too many» elements for them to be «fundamental»?
Edit
The «thought process» (not necessarily «logical objection») that I was wondering whether anyone had gone through was along the lines of:
«So, we’ve now got 50 [or however many] fundamental particles, with more being found every year… maybe they are not quite so fundamental as we thought… maybe there is something else [protons / neutrons / electrons in the first descent] going-on underneath?»
There is, I suppose, no intrinsic reason why there couldn’t be a large / infinite number of «fundamental particles», and possibly such a situation only «feels wrong» to me because of the knowledge that atoms aren’t fundamental. In essence, the question is about whether anyone else «felt this was wrong» before it was known that atoms were not fundamental. I’m suspecting the answer is «no».
The realisation that the atom was divisible, and thus that elements were not the «fundamental building blocks» arguably began around 1897 with J. J. Thomson’s discovery of the electron and proceeded through the early 20C to Rutherford’s experiments with hydrogen nuclei, described as the discovery of the proton (although William Prout [ibid] had suggested that all atoms were composed of hydrogen atoms as early as 1815).
From this Wiki page, Robert Boyle proposed the idea that matter was made of irreducible atoms in 1661, rejecting earlier ideas of «the elements», and in 1789, Antoine Lavoisier published a list of 33 elements (although some were questionable). By 1818, atomic weights were known for 45 of the 49 accepted elements; in 1869, Mendeleev had 66 elements in his periodic table; and by 1900, all but three of the naturally occurring stable elements had been discovered.
So the question is: as the number of known elements grew (see graph here), did anyone (ideally with at least some degree of credibility) use what might be termed a more «philosophic» argument to question the fundamental nature of elements and atoms, based on the idea that there were «too many» elements for them to be «fundamental»?
Edit
The «thought process» (not necessarily «logical objection») that I was wondering whether anyone had gone through was along the lines of:
«So, we’ve now got 50 [or however many] fundamental particles, with more being found every year… maybe they are not quite so fundamental as we thought… maybe there is something else [protons / neutrons / electrons in the first descent] going-on underneath?»
There is, I suppose, no intrinsic reason why there couldn’t be a large / infinite number of «fundamental particles», and possibly such a situation only «feels wrong» to me because of the knowledge that atoms aren’t fundamental. In essence, the question is about whether anyone else «felt this was wrong» before it was known that atoms were not fundamental. I’m suspecting the answer is «no».
Упражнение 4. Чем обусловлены отклонения от норм современного русского литературного языка в следующих высказываниях: 1. Неправда, над нами не бездна, не мрак, — / Кат’алог наград и возмездий. // Любуемся мы на ночной зодиак, / На вечное танго созвездий. // (В. Высоцкий); 2. Нет, на такой дуэль я не соглашусь (Н.В. Гоголь); 3. Вы числитесь в отпуску по болезни, первого февраля вам положено явиться на комиссию (К. Симонов); 4. Лектора из передачи! Те, кто так или иначе Говорят про неудачи и нервируют народ, — Нас берите, обреченных (В. Высоцкий); 5. Сапогов его тоже нигде не было (Ф.М. Достоевский); 6. Выдь на Волгу: чей стон раздается над великою русской рекой (Н. Некрасов); 7. С волнением смотрел Алексей этот фильм — прошлое вдруг стало таким явным (Л. Корнешов)
Упражнение 5.
Определите, какие из данных форм слов не являются верными. Приведите правильные варианты: шахмата, гантеля, качеля, башкиров, татар, чулков, килограмм помидоров, износу нет, мне бы чайку; пятеро автобусов, четверо женщин, обоих женщин, в обеих книгах, с трехстами рублями, в двух тысячно двадцатом году, пятьюдесятью копейками, с тремястами рублями; своевременен, болезнен, свойствен, надменен, ответствен, бессмыслен, безнравствен, безукоризнен, естествен, тетин Лизин муж; каплет, махает, брызжет, кудахтает, рыскает, дудю, пылесошу, очутюсь, поезжай, ставь, ляг, ехай, положь, не клянчите, выдь вон, покажь, разиня (рот).
Упражнение 6. Исправьте выражения, в которых нарушены нормы сочетаемости слов: ехать пешком, оглянуться назад, лил большой дождь, посвятить жизнь на благо Родины, скучать по вам, коснуться о теме любви, контролировать за ходом лечения, верность к мужу, кануть в историю, глубокая весна, указать о недостатках, взаимное уважение друг друга, занять звание чемпиона, озабочен о здоровье детей, отара лошадей, благодаря распорядок, описывать о детстве, оплатить проезд, заведующий кафедры, абонент на цикл концертов, управляющий фирмы, согласиться скрипя сердцем, наступила ситуация, губы заплетаются, воспоминания о будущем, согласна графика, большую роль имеет хороший аттестат, одеть часы.
Упражнение 7.
Определите, какое ККР нарушено в данных высказываниях. Исправьте ошибки: 1. Атом неделим. 2. Все, что создано Лермонтовым за 30 лет творчества, — это подвиг во имя свободы и Родины. 3. Мы оказались в эпицентре событий. 4. На Прохоровском поле танки схватились врукопашную. 5. При хорошем уходе каждое животное будет давать до 12 литров молока. 6. Учитель нам рассказал о великом писателе и прочитал отрывки из его творчества. 7. В диктанте он совершил две ошибки. 8. Митрофанушка постоянно лаялся со своими учителями. 9. Много лет прошло после первого издательства романа М. Булгакова «Мастер и Маргарита». 10. После аварии больной на целый месяц попал в травматическое отделение.
§1. Понятие точности речи
Точность
¾
это такое коммуникативное качество
речи, которое предполагает соответствие
ее смысловой стороны (плана содержания)
отражаемой реальной действительности
и проявляется в умении находить адекватное
словесное выражение понятия.
Точность, таким
образом, включает в себя умение: 1)
правильно отражать реальную действительность
и 2) правильно выражать мысли и
оформлять их с помощью слов. Различаются
два вида точности: предметная (фактическая)
и понятийная (речевая, коммуникативная).
Предметная
точность создается благодаря соответствию
содержания речи отражаемому в ней
фрагменту действительности. В ее
основе лежит отношение речь ¾
действительность. Главным условием
предметной точности является знание
предмета речи, без чего невозможно дать
верные сведения о действительности.
Примером нарушения предметной
точности может служить высказывание
Солнце
вращается вокруг Земли. Правда,
иногда говорить о соответствии мысли
реальной действительности приходится
весьма условно. Говорящий (пишущий) не
всегда передает адресату мысли,
отражающие реально происходящие события
(например, многие мысли, выраженные в
художественных произведениях). С
лингвистической точки зрения важно,
чтобы мысли (адекватные или неадекватные
отображаемой действительности) были
правильно выражены, возбудили в сознании
адресата адекватную мысль ¾
копию.
Для того чтобы
речь была точной, одной предметной
точности недостаточно, нужно еще, чтобы
содержание соответствовало той системе
понятий, которая в ней обозначена, т.е.
нужна понятийная точность.
Понятийная точность
опирается на связь: слово-понятие и
состоит в соответствии семантики
компонентов речи содержанию и объему
выражаемых ими понятий. Она предполагает
умение точно обозначать словом возникшее
представление, находить единственно
верное слово.
Понятийная
точность зависит прежде всего от умения
правильно выбирать слова и употреблять
их в точных значениях, т.е. в тех
значениях, которые закреплены за ними
в системе литературного языка и
зафиксированы в специальной справочной
литературе. Это позволяет рассматривать
точность речи как лексико-семантическую
правильность, т.е. как соблюдение
лексико-семантических норм литературного
языка. Однако точность в отличие от
правильности, базирующейся лишь на
лингвистических факторах, опирается и
на экстралингвистические факторы; она
основывается на связи: речь ¾
действительность, слово ¾
понятие. Высказывание может быть
правильным в плане оформления, но не
точным в плане содержания. Например,
грамматически правильное предложение
Атом
неделим является
неточным, так как его содержание не
соответствует реальной действительности.
Или сравни предложение из рассказа
А.П. Чехова «Мститель» в первой и
второй редакциях:
|
Месть тогда лишь
когда имеешь |
Месть тогда лишь |
Замена
книжного лицезреть
(«созерцать,
видеть кого-либо в непосредственной
близости») словами видеть
и
осязать
продиктована
не исправлением неправильности, а
стремлением к большей точности выражения.
Довольно долго физики считали атом фундаментальной частицей. Но выдвинутая в 1911 г. Резерфордом гипотеза о планетарном строении атома подтолкнула науку к развитию ядерной физики. И вот неделимый атом уже состоит из ядра и электронов. Сегодня физике известно о десятках элементарных частиц, но посмотрев в школьные или университетские учебники вы узнаете только о четырёх: протоне, нейтроне, электроне и фотоне.
Атомная матрёшка
Атом намного сложнее, чем предполагали ранее. Ядро атома, если это не водород, состоит из набора протонов и нейтронов. Однако они отличаются лишь зарядом и небольшим различием массы, что позволило отнести их к одному классу нуклонов. В 1970 г. на ускорителе построенном в Стенфорде установили, что нуклоны это сложные (вот это поворот) составные частицы. Нуклоны состоят из трёх кварков, кварк-антикварка и глюонов. Три кварка — это основа ядра, у каждого кварка свои характеристики заряда, отсюда и следует заряд протона. В протоне один d-кварк (с зарядом -1/3) и два u-кварка (с зарядом +2/3). В сумме заряд протона получается равным единице. Нейтрон имеет два d и один u-кварк (в сумме 0). Фокус в том, что протон с нейтроном могут обмениваются друг с другом характеристиками. Для этого они испускают пи-мезоном (кварк-антикварк). Нейтрон становится протоном, а протон — нейтроном. Магия.
Что нам могут дать элементарные частицы?
Brice, Maximilien: CERN
Вы явно слышали про ЦЕРН и Большой адронный коллайдер — один из самых дорогих экспериментов в истории. Главной целью для вкладывания денег в столь масштабную идею — это экспериментально рассмотреть стандартную модель, а в последствии найти её отклонения. Стандартная модель описывает три из четырёх фундаментальных взаимодействия: сильное, слабое и электромагнетизм. Сильное взаимодействие наблюдается в ядрах атомов. Слабое определяет механизм бета-распада. Электромагнетизм определяет взаимодействие заряженных объектов. Завершение стандартной модели связано с открытием бозона Хиггса, ведь без него все частицы не имели бы массы. Без бозона Хиггса не было понятно и отсутствие массы у фотона и глюона, но присутствие её у переносчиков слабого взаимодействия.
Теперь же дело за объединением стандартной модели и гравитации, описанной в общей теории относительности Эйнштейном, введении в физику антиматерии, а в последствии и переходу к «новой физике». БАК с этой задачей не справился, поэтому для этого понадобятся коллайдер побольше.
CERN
100 киллометровый ускоритель стоимостью 9 миллиардов евро, ухх. Ротенберг при виде таких цифр уже тёр бы ладошки. Однако задачи, поставленные перед будущим коллайдером, являются приоритетными для всего научного сообщества.
Знание об устройстве вещества это не единственное, что может дать нам изучение элементарных частиц. Все процессы во Вселенной протекают под их диктовку.
Наиболее стабильные частицы, называемые нейтрино, испускаются звёздами в результате термоядерного синтеза. Нейтрино сложно зафиксировать, но информация заложенная в этих частицах может дать представление о термоядерных реакциях на Солнце, что приближает людей к доступной энергии. Реликтовые нейтрино объяснят о ходе эволюции Вселенной и её формировании. Поскольку нейтрино чрезвычайно сложно поймать, то и эксперименты связанные с ним дело также весьма затратное.
Наука не всегда предсказуема, поэтому о результатах будущих исследований можно лишь гадать.