Мазмұны:

Менделеев еңбектеріндегі «нөл» мәселесі
Менделеев еңбектеріндегі «нөл» мәселесі

Бейне: Менделеев еңбектеріндегі «нөл» мәселесі

Бейне: Менделеев еңбектеріндегі «нөл» мәселесі
Бейне: Кванттық секіріс / арманыңа жетудің оңай жолы 2024, Наурыз
Anonim

…Химиялық элементтердің табиғаты туралы көбірек ойлануға тура келген сайын, мен бастапқы материяның классикалық түсінігінен де, электрлік және жарық құбылыстарын зерттеу арқылы элементтердің табиғатын қажетті түсінуге жету үмітінен де ауытқып кеттім. және әр жолы мен осы немесе бірінші кезекте қазіргіден гөрі «масса» және «эфир» туралы нақтырақ түсінік алу қажет екенін тезірек және анық түсіндім.

Д. И. Менделеев

1904 жылы қаңтарда Дмитрий Иванович Менделеевтің туғанына 70 жыл толуына орай Петербургтің №5 парақшасында онымен сұхбат жарияланды. Қазіргі уақытта қандай ғылыми зерттеулермен айналысып жатыр деген сұраққа ғалым: «Олар тек өткен жылы мен ұсынған теорияны, дәлірек айтсақ, әлем эфирін химиялық түсіну әрекеттерін растауға бағытталған», - деп жауап берді.

Біз аз білетін бұл теория не?

Д. И. Менделеев 1902 жылы қазанда «Әлемдік эфирдің химиялық түсінігі» атты мақаласын аяқтап, оны 1903 жылы қаңтарда «Өзін-өзі тәрбиелеу хабаршысы мен кітапханасының» No1-4 санында жариялады. 1904 жылы мамырда атақты астроном Саймон Ньюкомбқа жазған хатында ол жақын арада «химиялық элементтердің күрделілігі және электрондар туралы заманауи идеялар туралы …» мақала жазатынын хабарлады.

Сурет
Сурет

Д. И. Менделеевтің портреті, И. Н. Крамской. 1878 жыл. Д. И. Менделеевтің айтуы бойынша элементтердің периодтық жүйесімен тығыз байланысты «химиялық» эфир идеясын ғалым 1870 жылдардан бастап қалыптастырды.

Химиялық элементтердің күрделілігі туралы және электрондар туралы - бұл қазіргі оқырманға түсінікті, бірақ әлемдік эфир? Бұл идеяны ғылым тастап кеткенін қазір мектеп оқушылары да біледі. Сондықтан, мүмкін, Менделеевтің соңғы жұмыстарының бірі туралы өте сирек түсіндіріледі, іс жүзінде еш жерде айтылмайды және оны табу қиын. Көптеген ғылыми-білім беру кітапханаларында Д. И. Менделеевтің «Шығармалары» көптомдығында «Әлемдік эфирді химиялық түсінуге әрекет» тарауын қамтитын 2 томы жоқ. Кейде тіпті, әйтеуір ұялшақтықпен бұл «қызық» шығарманы ғалым мұрасынан өшіруге тырысып жатқандай әсер қалдырады. Көпшілік ұлы Менделеевті қартайған шағында өзінің құзіреттілігінің деңгейінен асып кеткен болуы мүмкін деп санайтын сияқты.

Бірақ қорытынды жасауға асықпайық. Бұл «ұят» теорияны Д. И. Менделеев бүкіл шығармашылық өмірінде дерлік тәрбиеледі. Периодтық жүйені ашқаннан кейін екі жыл өткен соң (Менделеев әлі 40-қа толмаған болатын) оның қолымен «Химия негіздерінен» сутегі таңбасының қасында жазу жасалды, оны келесідей шешуге болады: « Эфир ең жеңілі, миллиондаған рет». Шамасы, «эфир» Менделеевке ең жеңіл химиялық элемент болып көрінген.

«70-ші жылдардан бері менің көкейімде сұрақ тұрды: химиялық мағынада эфир дегеніміз не? Ол элементтердің периодтық жүйесімен тығыз байланысты және ол мені қызықтырды, бірақ мен бұл туралы айтуға енді ғана батылы бардым ».

Сонымен, эфирдің химиялық элементі – эфир элементі – эфирдің атомдылығы – эфирдің дискреттілігі. Бұл қазіргі физика қажетсіз балдақ ретінде тастаған эфир емес. Сөздікті ашайық:

«Эфир (грекше Aither - гипотетикалық материалды ортаны толтыратын кеңістік) … Классикалық физикада эфир абсолютті Ньютон кеңістігін толтыратын біртекті, механикалық, серпімді орта ретінде түсінілді» (Философиялық сөздік / Ред. М. М. Розенталь. - М., 1975).).

Эфирдің классикалық анықтамасында біртектілікке немесе үздіксіздікке баса назар аударылады. Менделеев айтып отырған эфир элементтерден тұрады, ол атомдық, біртекті емес, үзіліссіз және дискретті. Оның құрылымы бар.

Дмитрий Ивановичтің 1870-ші жылдардағы эфир мәселесіне деген қызығушылығы периодтық жүйемен («мені толғандырған осы болды») және одан кейінгі газдарды зерттеу жұмыстарымен тығыз байланысты. «Алғашында мен эфирді шекті күйдегі ең сирек кездесетін газдардың қосындысы деп санадым. Тәжірибелерді мен төмен қысымда жүргіздім - жауап алу үшін ».

Сурет
Сурет

Бірақ бұл жұмыстар оны қанағаттандырмады: «… бұлар мен газдардың түпкілікті сирек кездесетін жері ретіндегі әлемдік эфир идеясы тіпті алғашқы ойлануға төтеп бере алмайды - өйткені эфирді басқа елестету мүмкін емес. субстанция ретінде бәріне және барлық жерге еніп; Бұл булар мен газдарға тән емес ».

«Әлемдік эфирдің химиялық концепциясының» егжей-тегжейлі дамуы инертті газдардың ашылуынан басталды. Д. И. Менделеев көптеген жаңа элементтерді болжаған, бірақ инертті газдар тіпті ол үшін де күтпеген еді. Ол бұл жаңалықты ішкі күрессіз бірден қабылдамады және инертті газдардың периодтық жүйеде орналасуы туралы көптеген химиктермен келіспеді. Олар қайда орналасуы керек? Қазіргі химиктер еш ойланбастан: әрине VIII топта айтады. Ал Менделеев нөлдік топтың бар екендігін үзілді-кесілді талап етті. Инертті газдардың басқа элементтерден ерекшеленетіні соншалық, олардың жүйенің бір жағында бір жері болды. Оң жақта (VIII топ) немесе сол жақта (нөлдік топ) олар қандай айырмашылығы бар сияқты көрінді. Бұл бізге мүлдем принципсіз болып көрінеді, әсіресе олар атомдардың электрондық құрылымын білмейтін кездер үшін, бірақ қазірдің өзінде біз өзімізді білеміз деп өзімізді алдаймыз. Менделеев басқаша ойлады. Инертті газдарды оң жаққа қою сутегі мен гелий арасындағы бос орындардың тұтас сериясын алуды білдіреді. Сутегі мен гелий арасындағы жаңа элементтерді іздеу қиын болды! Мүмкін фтордан жеңіл галоген (Менделеев гелий шынымен VIII топта деп есептей отырып, мұндай галогеннің болу ықтималдығын мойындады) немесе сутегі мен гелийдің арасында басқа да жеңіл элементтер бар шығар? Олар жоқ, сондықтан инертті газдардың орны сол жақта, нөлдік топта! Оның үстіне олардың валенттілігі VIII-ге қарағанда нөлге тең болуы ықтимал. Ал атомдық салмақтардың сандық қатынасы инертті газдардың сол жақтағы, әрбір жолдың басында орналасуын бір мәнді түрде көрсетеді.

«Нөлдік топтағы аргон аналогтарының бұл позициясы периодтық заңды түсінудің қатаң логикалық салдары болып табылады», - деп бекітті Д. И. Менделеев.

Сурет
Сурет

Уильям Рамсейдің ұсынысы бойынша Менделеев периодтық жүйеге нөлдік топты енгізіп, сутегінен жеңіл элементтерге орын қалдырды.

Дмитрий Ивановичтің неліктен нөлдік топтың болуын талап еткені белгілі болды, оның фтордан жеңіл гипотетикалық галоген туралы айтқандары түсінікті; демек, оның сутегінен жеңіл элементті іздеуі тіпті түсінікті, оның бар болуы туралы ол көптен ойланып келген: «Бірқатар элементтер сутектен басталуы керек деген ой менің ойыма да келмеді». «Сутекті бұрыннан бері ұстаған сол бастапқы қалпынан айыру және оны мен бұрыннан сеніп келген сутегінен де аз, атомның салмағы бар элементтерді күтуге мәжбүр ету» – бұл ғалымның ішкі ойлары., ол мерзімді заң түпкілікті бекітілмегенге дейін жасырған. «Мен сутегіге қарағанда атомдық массасы 1-ден аз элементтерді күтуге болады деп ойладым, бірақ болжамның болжамына байланысты өзімді бұл мағынада айтуға батылым бармадым, әсіресе сол кезде мен абай болдым. ұсынылған жаңа жүйенің әсерін бұзады, егер оның пайда болуы сутегіге қарағанда ең жеңіл элементтер туралы сияқты болжамдармен бірге жүретін болса ».

1900 жылы Бельгияның корольдік ғылым академиясының (Academie royale de Belgique) мәжілісінде бельгиялық ғалым Лео Эррера алғаш рет ұсынған ол қорғаған нөлдік тобы бар жүйеде сутегі бірінші болып көрінбеуі мүмкін, өйткені оның алдында өте жеңіл элемент үшін бос орын сөзсіз пайда болады - мүмкін бұл «эфир элементі» шығар?

«Енді сутегі орналастырылуы тиіс I топтың алдында өкілдерінің атомдық салмағы I топтағы элементтерден аз болатын нөлдік топ бар екеніне аз да болса күмәнданбай бастағанда, маған бұл мүмкін емес болып көрінеді. сутегінен жеңіл элементтердің бар екенін жоққа шығару », - деп жазды Дмитрий Иванович.

Менделеев өзі ашқан заңда заттың негізгі сипаттамасы ретінде массаның табиғатын физикалық тұрғыдан түсінуге тырысады. Гравитацияның физикалық негіздерін анықтай отырып (ол бұл мәселеге қанша күш пен уақыт жұмсады, біз де аз білеміз), «өткізу» орта ретіндегі әлемдік эфир тұжырымдамасымен тығыз байланысты, ол ең жеңіл элементті іздейді. Алайда, 1870 жылдардағы «эфир – ең сирек газдардың қосындысы» екенін дәлелдеуге дейін қайнаған тәжірибелердің нәтижелері Менделеевті қанағаттандырмады. Біраз уақыт бұл бағыттағы зерттеулерін тоқтатты, еш жерде жазбады, бірақ, шамасы, олар туралы ешқашан ұмытпаған.

Өмірінің соңында материяның терең қасиеттеріне қатысты сұрақтарға жауап іздей отырып, ол қайтадан «әлемдік эфирге» жүгінеді, оның көмегімен жаратылыстанудың негізгі концепциясының табиғатына енуге тырысады. 19 ғасыр (тіпті 20-шы, тіпті 21-ші ғасырлар да) - бұқара, сондай-ақ жаңа ашылуларға және ең алдымен радиоактивтілікке түсініктеме беру. Менделеевтің негізгі идеясы мынадай: «Эфирді нақты түсінуге оның химиясын елемеу және оны элементар зат деп санамау арқылы қол жеткізуге болмайды; элементар субстанцияларды енді олардың мерзімді заңдылығына бағынусыз елестету мүмкін емес». Менделеев дүниежүзілік эфирді сипаттай отырып, оны былай деп санайды: «біріншіден, тығыздығы жағынан да, атомдық салмағы бойынша да барлық элементтердің ең жеңілі, екіншіден, ең жылдам қозғалатын газ, үшіншіден, кез келген басқа атомдармен немесе белгілі бір күшті бөлшектермен түзуге ең аз қабілетті. қосылыстар және төртіншіден, барлық жерде кең таралған және барлық жерде таралған элемент ».

Бұл гипотетикалық Х элементінің атомының салмағы, Менделеевтің есептеулері бойынша, 5,3 × 10 аралығында болуы мүмкін.-11 9,6 × 10 дейін-7 (егер Н атомдық салмағы 1 болса). Гипотетикалық элементтің массасын бағалау үшін ол механика және астрономия саласындағы білімге сүйенеді. X элементі инертті газдардың ең жеңіл аналогы ретінде нөлдік топтың нөлдік периодында периодтық жүйеде өз орнын алды. (Менделеев бұл элементті «Ньютоний» деп атайды.) Сонымен қатар, Дмитрий Иванович сутегіден жеңілірек басқа элементтің бар екенін мойындады - Y элементі, короний (мүмкін, тәждің сызықтары күн тұтылуы кезінде күн тәжінің спектрінде тіркелген). 1869 ж. Күн; Жерде гелийдің ашылуы бұл элементтің бар екендігін нақты деп санауға негіз болды). Сонымен бірге Менделеев Х және У элементтерінің гипотетикалық табиғатын бірнеше рет атап көрсетті және оларды «Химия негіздерінің» 7 және 8-ші басылымдарының элементтер кестесіне қоспаған.

Менделеев шығармаларындағы ғылыми талапшылдық пен жауапкершілік түсініктемені қажет етпейді. Бірақ, көріп отырғанымыздай, ізденіс логикасы соны талап етсе, ол ең ерекше гипотезаларды батыл алға тартты. Оның периодтық заң негізінде жасаған болжамдарының барлығы (сол кезде белгісіз 12 элементтің болуы, сондай-ақ элементтердің атомдық массаларының түзетілуі) тамаша дәлелденді.

«Мен бор, алюминий және кремнийдің аналогтарына периодтық заңды қолданғанда, мен 33 жасқа кіші болдым, ерте ме, кеш пе, болжанған нәрсе міндетті түрде ақталуы керек екеніне толық сенімді болдым, өйткені бәрі маған анық көрінді. Сылтау мен күткеннен тезірек келді. Ол кезде тәуекел етпедім, қазір тәуекел етемін. Бұл шешімді талап етеді. Бұл мен радиоактивті құбылыстарды көргенде келді … және мен кейінге қалдыру мүмкін емес екенін түсінгенде және менің жетілмеген ойларым біреуді мүмкін болғаннан гөрі дұрыс жолға апарады, бұл менің көзқарасым әлсіреген сияқты.

Сонымен, бұл бірінші үлкен қателік пе, мүмкін, қазір көпшілік сенетіндей ұлы ғалымның терең адасуы ма, әлде оның қабілетсіз шәкірттерінің данышпандық туралы өкінішті түсінбеушілігі ме?

20 ғасырдың басында «эфирдің» бар екеніне Менделеев қана емес, көптеген физиктер мен химиктер де сенді. Алайда, Альберт Эйнштейннің арнайы және жалпы салыстырмалық теориясын жасағаннан кейін бұл сенім жоғала бастады. 1930-шы жылдарға қарай «эфир» мәселесі жойылып, сутегіден жеңілірек элементтер туралы мәселе өздігінен жойылды деп жалпы қабылданған. Бірақ, тағы да, классикалық эфир, біртекті эфир мәселесі жойылды, бірақ құрылымдық эфир (Менделеев эфирі) айтарлықтай тірі, тек оны қазір құрылымдық вакуум немесе Дирактың физикалық вакуумы деп атайды. Сондықтан мәселе тек терминологияда.

Сутегінен жеңілірек элементтерге қайта оралайық. Кез келген химик гомологтық қатарларды және олардың алғашқы мүшелерінің, әсіресе біріншілерінің әрекетін біледі. Біріншісі әрқашан ерекше. Ол әрқашан жалпы қатардан қатты ерекшеленеді. Сутегі I және VII екі топқа да орналастырылған (ол бір уақытта сілтілі металдарға да, галогендерге де біршама ұқсас). Демек, сутегі біріншіге ұқсамайды… Нөлдік периодтың нақты элементтерін іздей отырып, біз мүлде басқа әлемге тап боламыз және бұл қарапайым бөлшектер әлемі сияқты.

Химияны сапалық өзгерістер туралы ғылым ретінде түсіну, көптеген зерттеушілердің пікірінше, периодтық жүйеде барынша айқын көрінеді және жүйенің ең басында ол жай ғана таң қалдырады. «Табиғаттағы ең көп таралған қарапайым денелердің атомдық салмағы аз, ал атомдық салмағы аз элементтердің барлығы қасиеттерінің өткірлігімен сипатталады. Сондықтан, олар типтік элементтер болып табылады «, және «нөлдік нүктеге» жақындаған сайын, фантастикалық» күрт «сапалық секірулер болуы керек, бұл оның ерекше табиғатынан туындайды, өйткені» … бұл жүйенің шеті ғана емес, бірақ сондай-ақ типтік элементтер, сондықтан біз түпнұсқалық пен ерекшеліктерді күте аламыз ».

Біз периодтық заңның іргелі табиғаты туралы жиі айтамыз, бірақ біз мұны шынымен түсінбейтін сияқтымыз. Менделеевті қайталап көрейік: «Периодтық заңды тудыратын ұғымдардың мәні табиғат күштерінің сәйкестігінің, түрленуінің және эквиваленттілігінің жалпы физика-химиялық принципінде жатыр».

Сурет
Сурет

Д. И. Менделеевтің 1871 жылғы «Химия негіздері» оқулығының 1871 жылғы периодтық жүйесі бар бетте ғалымның мұрағатында сақталған қолымен жасаған жазба: «Эфир бәрінен де жеңіл, миллион рет».

Қорытындылай келе, Дмитрий Ивановичтің сөзін келтіргім келеді:

«Мен әлемнің эфирінің табиғатын түсінуге деген толықтықтан алыс әрекетіме шын мәнінде химиялық тұрғыдан қараймын, менде жинақталған әсерлер жиынтығының көрінісі ғана емес, мен қаламайтын себеппен ғана қашып кеттім. шындық шабыттандырған ойлар жойылады. Осыған ұқсас ойлар көптің басынан өткен шығар, бірақ олар айтылғанға дейін олар оңай және жиі жоғалып кетеді және дамымайды, сенімділіктің біртіндеп жинақталуына әкелмейді, ол жалғыз қалады. Оларда бәріміз іздеп жүрген табиғи шындықтың ең болмағанда бір бөлігі болса, менің талпынысым бекер емес, ол пысықталады, толықтырылады және түзетіледі, ал егер менің ойым оның негіздерінде, баяндалуында қате болса, біреуден кейін. немесе басқа теріске шығару басқалардың қайталануын болдырмайды. Мен алға баяу, бірақ тұрақты қозғалыстың басқа жолын білмеймін ».

ФИЗИКАЛЫҚ ВАКУУМ - қазіргі көзқараста квантталған өрістердің негізгі күйі, нөлдік электр заряды, импульс, бұрыштық импульс және басқа кванттық сандары бар ортаның бір түрі. Өрістердің минималды энергиясы бар, бірақ олар үлкен амплитудасы бар тербелістерге ұшырайды. Кванттық идеялардың пайда болуы материяның біртұтас құрылымының әмбебап бейнесін жасауға әкелді. Классикалық физиканың өрістері мен бөлшектерінің орнына олар енді бір физикалық объектілерді - төрт өлшемді кеңістік-уақыттағы кванттық өрістерді, әрбір «классикалық» өріс (электрлік, магниттік және т.б.) және бөлшектердің әрбір түрі үшін бір-бірден қарастырады. Мысалы, Дирак вакуумы спиндері ½ бөлшектер өрісі (электрондар, позитрондар, мюондар, кварктар және т.б.). Бөлшектердің немесе өрістердің әрбір жеке әрекеттесуі кеңістік-уақыт нүктесінде осы өрістердің кванттарының алмасуының нәтижесі болып табылады. Кейбір көзқарастар бойынша физикалық вакуум материалдық ортаның қасиеттерін көрсетеді, оны «қазіргі эфир» деп санауға негіз береді.

Д. Менделеев. Эфирді химиялық түсіну әрекеті. 1905.pdf Химия негіздері. Бірінші бөлім. 1949. Менделеев Д. И.джву Химия негіздері. Екінші бөлім. 1949. Менделеев Д. И.джву Тақырып бойынша мақалалар:

Д. И. Менделеевтің өмірі мен дамуы – белгісіз фактілер

Периодтық жүйеден эфирді кім және неге жасырды? Пікірлердің бірі

Менделеев: мұнай олигархтарына қарсы күрескер және эфир теориясының жақтаушысы

Ұсынылған: