Введение

Когда говорят о современной физике, обычно имеют в виду две фундаментальные концепции, возникшие в двадцатом веке – теорию относительности и квантовую теорию как физическую теорию микромира. Однако в последнее двадцатилетие к этим фундаментальным отраслям знания добавилась и еще одна глубокая физическая теория – теория коллективных явлений или синергетика. Но, так или иначе, во всех этих названных теориях присутствует принцип атомизма, имеющий, пожалуй, наиболее давние исторические традиции.

В основе атомистической идеи лежит вопрос о пределе делимости тела на части. Положительный ответ на этот вопрос означал, что имеется такой момент, что дальнейшее разделение любого физического тела становится невозможным, и существует одна или несколько различных частиц-атомов, которые представляют основу сущего и из различных комбинаций которых состоят все тела. В противном случае материя была бы непрерывной, бесконечно делимой.

Античные греки решали этот вопрос философски-умозрительно, и традиция такого подхода продержалась после них еще почти два тысячелетия. Наука же в современном ее понимании возникла лишь в XVII веке, когда эксперименту было предоставлено решающее право участвовать в обсуждении вопросов бытия и вследствие чего на помощь "чистому разуму" были призваны органы чувств. Именно с этого времени и можно было уже отсчитывать подлинное познание атома как такового. Но вернемся к первоначалам атомистической концепции.

1. Натурфилософские предпосылки современных атомистических представлений

Умозрительное предположение о том, что любое вещество состоит из мельчайших неделимых частиц - атомов, было высказано около 2500 лет назад древнегреческими философами Левкиппом и Демокритом.

Левкипп (5 век до н. э.) - древнегреческий философ-материалист, один из создателей античной атомистики, был учителем Демокрита, историческая личность которого, как создателя завершенной философской системы атомистики практически полностью заслонила личность его учителя. Левкипп для объяснения разнообразия предметов утверждал существование относительного небытия, то есть наличия пустоты пространства, полностью лишенного материи, как своеобразной арены, на которой разыгрываются все происходящие в природе вещественные процессы. Пустота разделяет все сущее на множество элементов. Свойства этих элементов зависят от ограничивающего их пустого пространства. Различаются они по величине, фигуре, движению. Но все элементы мыслятся как однородные, непрерывные и потому неделимые (atomoi). Левкипп считал движение свойством, внутренне присуще атомам.

Демокрит (460-370 до н. э.) - древнегреческий философ-материалист, создатель завершенной философской системы атомистики. Историческое место философии Демокрита определяется этапом перехода древнегреческой натурфилософии к выработке понятия индивидуального бытия. Это и нашло свое отражение в исходном понятии философии Демокрита - понятии "атома", как некоторого неделимого материального индивидуума (греческое atomos, как и латинское individuum означает «неделимый», который признается не возникающим и не гибнущим, не разрушимым, не подверженным какому-либо воздействию извне, подлинным бытием, противостоящим пустоте как абсолютному ничто. Атом, таким образом, превращался у Демокрита просто в геометрическое тело, которое также неразрушимо, вечно и не имеет каких-либо физических свойств. Демокрит отрицал бесконечную делимость материи. Атомы различаются между собой только формой, порядком взаимного следования, и положением в пустом пространстве, а также величиной и зависящей от величины тяжестью. Они имеют бесконечно разнообразные формы с впадинами или выпуклостями. Демокрит называет атомы также "фигурами" или "видиками", из чего следует, что атомы Демокрита являются максимально малыми, далее неделимыми фигурами или статуэтками.

В современной науке много спорили о том, являются ли атомы Демокрита физическими или геометрическими телами, однако сам Демокрит еще не дошел до различения физики и геометрии. Из этих атомов, движущихся в различных направлениях, из их "вихря" по естественной необходимости путем сближения взаимноподобных атомов образуются как отдельные целые тела, так и весь мир; движение атомов вечно, а число возникающих миров бесконечно. Атомы для человека невидимы, а человеческие отношения объясняются истечениями из атомов, "видиками", действующими на наши органы чувств и вызывающими соответствующие ощущения, так что не существует ни сладкого, ни горького, ни белого, ни черного самого по себе, но только атомы и пустота.

Существенные изменения в атомистическое учение Демокрита внес Эпикур (342-341 до н. э.). Вихревое движение атомов заменяется у Эпикура падением, вводится понятие "веса атомов". Особенно примечательно учение Эпикура о произвольном отклонении атомов от падения по прямой, обосновывающее возникновение миров (число которых бесконечно) и свободу индивида (т. е. атома и человека). В борьбе с традиционным для античной натурфилософии понятием рока (судьбы) Эпикур доходит до беспрецедентного отрицания точной закономерности небесных явлений. Философская поэма Лукреция (1 век до н. э.) "О природе вещей", написанная в форме дидактического эпоса, излагает учение Эпикура - главным образом его физику. Можно отметить, что это единственный полностью сохранившийся памятник материалистической мысли античной истории.

2. Проблема атома: от философской идеи – к физическим моделям

Одними из первых экспериментальных фактов, свидетельствовавшими о сложности действительного физического атома, об его электрической природе стали классические опыты по электролизу М. Фарадея. На основании этих опытов по электролизу различных солей и других соединений Фарадей с уверенностью утверждал, что электрические заряды имеются в атомах всех элементов. Однако на основании этих опытов еще нельзя было с уверенностью полагать, что представляет собой собственно электричество, является ли оно непрерывной субстанцией или в природе существуют неделимые "атомы электричества".

Так как при электролизе одинаковое количество атомов любого одновалентного элемента всегда переносит одно и то же количество электричества, можно было предположить, что в природе существует "атом количества электричества", одинаковый в атомах всех элементов.