Таърихи инкишофи назарияи атомӣ
Аз замонҳои қадим, инсонҳо кӯшиш мекарданд, ки табиати асосии материяро, ки коинотро ташкил медиҳад, дарк кунанд. Мафҳуми бунёдитарине, ки дар ин ҷустуҷӯ пайдо шуд, идеяи "атом" буд. Калимаи "атом" аз калимаи юнонии "atomos" гирифта шудааст, ки маънояш "бурида намешавад". Сафари тӯлонии назарияи атомӣ як достони ҷолибест, ки дар тӯли таърих бисёр мутафаккирон ва олимони бузургро дар бар мегирад.
1. Андешаҳои аввалия
Андешаҳои аввалин дар бораи атомҳо метавонанд ба асри 5 пеш аз милод дар Юнони Қадим баргарданд, ки дар он ҷо файласуфоне ба монанди Левкипп ва шогирди ӯ Демокрит идеяеро таҳия карданд, ки гӯё ҳама модда аз зарраҳои хурд ва ҷудонашаванда иборат аст, ки онҳоро "атомос" меномиданд. Демокрит боварӣ дошт, ки ин атомҳо дар вакууми тақсимнашаванда вуҷуд доранд, озодона ҳаракат мекунанд ва шакл ва андозаашон гуногун аст. Аммо, ин идея комилан тахминӣ буд, ки дар таҷрибаҳои илмӣ асос надошт ва дар он замон танҳо аз ҷониби чанд файласуф қабул карда шуда буд.
2. Асрҳои торик ва бедории дубора
Дар тӯли ҳазорсолаҳо пас аз замони юнониёни қадим, ақидаҳои атомӣ рукуд доштанд, ки ин асосан аз сабаби дигар файласуфони машҳур, ба монанди Арасту, ки назарияи дигари материяро пешниҳод карданд, буд. Арасту боварӣ дошт, ки ҳама чиз аз чор унсури асосӣ иборат аст: замин, об, ҳаво ва оташ. Ақидаҳои ӯ он қадар таъсирбахш буданд, ки назарияи атомии Демокрит дар тӯли асрҳо асосан нодида гирифта мешуд.
Танҳо дар асрҳои 17 ва 18, дар давраи маъруф бо номи Маърифат, олимон дубора ба таҳқиқи табиати бунёдии материя шурӯъ карданд. Ихтирои асбобҳои беҳтари лабораторӣ ва таҷрибаҳои дақиқтар далелҳоеро ба вуҷуд овард, ки идеяи онро, ки материя метавонад аз зарраҳои хурд ва ҷудогона иборат бошад, дастгирӣ мекунанд.
3. Аввали асри 19: Ҷон Далтон
Дар аввали асри 19, ба шарофати кимиёгари англис Ҷон Далтон, дар назарияи атомӣ инқилоби назаррасе ба амал омад. Далтон назарияи атомиро дар асоси натиҷаҳои таҷрибаҳои кимиёвии худ ва қонунҳои асосии маълуми химия таҳия кард. Дар соли 1808, ӯ "Назарияи атомии Далтон"-ро нашр кард, ки якчанд постулатҳои муҳимро пешниҳод кард:
1. Ҳама моддаҳо аз атомҳо иборатанд, ки онҳоро тақсим кардан мумкин нест.
2. Атомҳои элемент аз ҷиҳати андоза, масса ва дигар хосиятҳо якхелаанд.
3. Атомҳои унсурҳои гуногун хосиятҳои гуногун доранд.
4. Реаксияи химиявӣ ин аз нав ҷойгиршавии атомҳо барои ташкили пайвастагиҳои нав мебошад.
Далтон инчунин мафҳуми массаи атомии нисбиро муаррифӣ кард ва изҳор дошт, ки атомҳои унсур массаи якхела доранд. Ин назария як қадами бузурге ба пеш буд, зеро он ба идеяи атомҳо эътибори математикӣ ва таҷрибавӣ зам кард.
4. Кашфи электронҳо: Ҷ.Ҷ. Томсон
Дар охири асри 19, физики бритониёӣ Ҷ.Ҷ. Томсон қадами навбатиро дар рушди назарияи атомӣ гузошт. Соли 1897, тавассути як қатор таҷрибаҳо бо истифода аз найчаи нури катод, Томсон зарраҳои субатомӣ хурдтар аз атомҳоро кашф кард, ки баъдтар бо номи электронҳо маъруф шуданд.
Томсон модели "Пудинги олу"-и атомро барои тавсифи сохтори он пешниҳод кард. Дар ин модел, атомҳо ҳамчун кураҳои зарядноки мусбат бо электронҳои манфӣ, ки дар тамоми он парокандаанд, ба монанди мавиз дар пудинг тасвир карда мешуданд. Гарчанде ки ин модел комилан дақиқ набуд, кашфи электронҳо нишон дод, ки атомҳо зарраҳои хурд ва тақсимнашаванда нестанд ва ба таҳқиқоти минбаъда дар физикаи атомӣ мусоидат карданд.
5. Модели атомии Резерфорд
Дар соли 1909, Эрнест Резерфорд, шогирди Ҷ.Ҷ. Томсон, бо истифода аз зарраҳои алфа барои таҳқиқи сохтори атом таҷрибаи машҳуреро анҷом дод. Дар ин таҷриба, Резерфорд зарраҳои алфаро ба фолгаи тунуки тиллоӣ партофт ва масири онҳоро мушоҳида кард.
Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон доданд, ки аксари зарраҳои алфа аз варақ бе каҷравӣ гузаштанд, аммо баъзе зарраҳо ба ақиб бармегаштанд. Ин кашфиёт модели "Plum Pudding"-ро зери суол бурд ва Резерфордро водор кард, ки модели наверо пешниҳод кунад, ки дар он атом аз як ядрои хурд, зич ва заряди мусбат дар марказ иборат буд ва электронҳо дар атрофи ядро дар фазои холӣ ҳаракат мекарданд. Ин модел ҳамчун модели ҳастаии атом маъруф шуд ва як пешрафти бузург дар фаҳмидани сохтори атом буд.
6. Модели атомии Бор
Соли 1913, физики даниягӣ Нилс Бор модели нави атомиро пешниҳод кард, ки бар асоси назарияи квантӣ асос ёфтааст. Бор идеяеро пешниҳод кард, ки электронҳо дар атрофи ядро дар сатҳҳои энергияи дискретӣ ё қабатҳо давр мезананд ва электронҳо танҳо метавонанд дар мадорҳои муайян бе талафи энергия бимонанд. Вақте ки электронҳо байни ин сатҳҳои энергия ҳаракат мекунанд, онҳо энергияро дар шакли фотонҳо фурӯ мебаранд ё раҳо мекунанд.
Модели Бор спектри гидрогенро бомуваффақият шарҳ дод, аммо он ҳанӯз ҳам маҳдудиятҳо дошт. Бо вуҷуди ин, он як қадами муҳим дар рушди назарияи атомии муосир буд, зеро он мафҳумҳои квантиро бо сохтори атомӣ муттаҳид мекард.
7. Механикаи квантӣ ва модели атомии муосир
Дар солҳои 1920, таҳаввулоти минбаъда дар механикаи квантӣ фаҳмиши амиқтари рафтори зарраҳои субатомӣ фароҳам овард. Олимон ба монанди Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер ва Пол Дирак формулаҳои дақиқтари математикиро барои тавсифи рафтори электронҳо дар атомҳо пешниҳод карданд.
Модели муосири атомӣ, ки бо номи модели механикии квантӣ ё модели абрҳои электронӣ маълум аст, консепсияи Борро дар бораи орбиталҳои собит аз байн мебарад. Ба ҷои ин, электронҳо дар дохили атом бо истифода аз функсияҳои мавҷӣ тавсиф карда мешаванд, ки эҳтимолиятҳоро ба минтақаҳои мушаххаси атрофи ядро, ки орбиталҳо номида мешаванд, таъин мекунанд.
8. Кашфи нуклонҳо ва дигар зарраҳо
Пас аз модели атомии Бор, кашфиётҳои дигар ба фаҳмиши бештари сохтори атом мусоидат карданд. Дар соли 1932, Ҷеймс Чедвик нейтронро кашф кард, ки як зарраи субатомии бе заряд аст ва дар ядро ҳамроҳ бо протонҳо ҷойгир аст. Ин кашфиёт фарқиятҳои массаи атомиро шарҳ дод, ки онҳоро танҳо бо протонҳо ва электронҳо шарҳ додан мумкин набуд.
Рушди технологияи суръатбахши зарраҳо моро инчунин бо дигар зарраҳои субатомӣ, ба монанди кваркҳо ва глюонҳо, ки ҷузъҳои асосии протонҳо ва нейтронҳо мебошанд, шинос кард. Ин як давраи наверо дар физикаи зарраҳо боз кард ва ба мо кӯмак кард, ки дарк кунем, ки атомҳо, чунон ки Демокрит тасаввур мекард, нисбат ба он ки мо тасаввур мекардем, хеле мураккабтаранд.
Хулоса
Таърихи тӯлонии назарияи атомӣ, аз тахминҳои фалсафии Юнони Қадим то кашфиётҳои таҷрибавӣ ва назарияи муосири квантӣ, хусусияти динамикии талошҳои инсониятро барои дарки коинот нишон медиҳад. Аз шаклҳои соддатарин ва шикастнопазир то сохторҳои мураккаб бо зарраҳои хурдтари субатомӣ, назарияи атомӣ бо мурури замон дар баробари чаҳорчӯбаи илмии доимо васеъшаванда таҳаввул ёфтааст. Фаҳмиши мо дар бораи атомҳо на танҳо химия ва физикаро инқилоб кардааст, балки дарро ба сӯи технологияҳо ва навовариҳое, ки ҷаҳони муосирро ташаккул медиҳанд, боз кардааст.
