2 400 години в търсене на атома. Тереза Дауд

Вижте целия урок: http://ed.ted.com/lessons/the-2-400-year-search-for-the-atom-theresa-doud

Откъде знаем от какво е направена материята? Продължителното търсене на атома започва преди 2400 години с труда на един гръцки философ, продължено е от един квакер и няколко учени - носители на Нобелова награда. Тереза Дауд разглежда в детайли историята на атомната теория.

Урок от Тереза Дауд, анимация от TED-Ed.

Какво общо имат древните гръцки философи

и квакерите от 19 век

с учените - носители на Нобелова награда?

Макар и исторически
разделени от 2400 г. всеки

е допринесъл за
отговора на вечния въпрос:

От какво са направени нещата край нас?

Демокрит за първи път около 440
пр.н.е. предполага,

че всичко е образувано
от малки частици

заобиколени от празно пространство.

Той дори предполага, че тези
частици се различават по размер и форма

в зависимост от веществото,
което изграждат.

Демокрит ги нарича 'атоми,'
от гръцки - неделими.

Идеите му не се приемат от известните
тогавашни философи.

Аристотел, например,
напълно отрича идеята,

като заявява, че материята се
състои от четири елемента:

земя, вятър, вода и огън;

и повечето учени след него
се придържат към тази теория.

Атомите почти потъват в забрава
до 1808 г.,

когато Джон Далтон, квакер и учител,
отхвърля теорията на Аристотел.

Докато атомизма на Демокрит
е чисто теоретичен,

Далтон показва, че материята винаги
се разпада на едни и същи елементи

в еднакви пропорции.

Стига и до извода, че
различните съединения

са комбинации от атоми на различни
елементи,

всеки с определен размер и маса,

които не могат да бъдат нито създавани,
нито разрушавани.

Въпреки многобройните отличия
за работата си,

Далтон води скромен живот
до края на дните си.

И така атомната теория
е приета от учените.

Следващият значим успех

идва едва след около
век, през 1897 г.,

с откриването на
електрона от Дж.Дж. Томсън.

В неговия модел, който прилича
на шоколадова бисквита,

атомите са показани като сфери,
еднакво запълнени от положителна

материя, съдържаща отрицателно
заредени електрони.

За това си откритие през 1906 г.
Томсън получава Нобелова награда.

Неговият модел на атома,
обаче, не издържа дълго.

И то благодарение на
талантливите му ученици,

между които и някой си Ърнест Ръдърфорд,

който ще стане известен
като баща на ядрения век.

Докато изучава ефекта на рентг. лъчи
върху газовете

Ръдърфорд решава да изучи атома
по-внимателно

като насочва малки, положително
заредени алфа частици към златно фолио.

Според модела на Томсън,
тънкият слой

от положително заредени атоми

не би бил достатъчен да отклони
частиците на което и да е място.

Ефектът би приличал на този
от топки за тенис,

преминаващи през тънка хартиена преграда.

Докато някои от частиците
успяват да преминат,

други се отразяват,
като че ли

фолиото е по-скоро
плътна мрежа с много дупки.

Изводът на Ръдърфорд е,
че атомите се състоят

предимно от празно пространство
и едва няколко електрона,

докато по-голямата част
от масата е концентрирана

в центъра, който той нарича ядро.

Алфа частиците преминават през
пролуките,

но отскачат от плътните,
положително заредени ядра.

Но атомната теория все
още не е завършена.

През 1913 г. друг ученик на
Томсън, Нилс Бор

разработва по-нататък ядрения
модел на Ръдърфорд.

Като използва по-ранни
трудове на М. Планк и А. Айнщайн

той доказва, че електроните
обикалят около ядрата

с постоянна енергия и разстояние,
прескачат

от едно ниво в друго, но
не съществуват между тях.

Планетарният модел на Бор
заема централно място,

но скоро той също се сблъсква
с някои усложнения.

Опитите доказват, че вместо да
са отделни частици,

всички електрони заедно
се проявяват като вълни

и не са закрепени на едно
определено място в пространството.

В известния си принцип на
съотношението на неопределеност

Вернер Хайзенберг показва невъзможността
да се определи

както точното положение така и скоростта
на електроните

при движението им около атома.

Идеята, че положението на електроните
на може да се определи точно

и те съществуват в неопределен
брой възможни позиции

поставя началото на
съвременния квантов модел на атома.

Една вълнуваща теория с
куп нови предизвикателства

и смисъл, които все още не са
напълно разбрани.

Въпреки че разбирането ни за атома
постоянно се променя,

основните факти за него
не се променят.

Така че нека да отдадем дължимото
на триумфа на атомната теория

с полагащите се фойерверки.

Електроните, заобикалящи атома
сменят енергийните нива

и поглъщат или освобождават енергия под
форма на светлинна вълна,

създавайки всички тези великолепни
цветове, които виждаме.

Можем да си представим и Демокрит,
наблюдавайки отнякъде,

удовлетворен от това, че почти две
хилядолетия по-късно

се оказва, че през цялото
това време е бил прав.