Что такое «модель»

Для начала мы введем самое простое описание того, как выглядит атом – это описание называется «модель атома». Необходимо ясно понимать, что «атом» и «модель атома» - это принципиально разные вещи. Если не понимать этой разницы, то ты никогда не сможешь глубоко понимать физику, поэтому необходимо разобраться с этим с самого начала.

Никто не может уменьшиться до размера атома и посмотреть на него своими глазами – как он устроен. Атом слишком, слишком маленький. Например, человеческий волос по толщине в миллион раз больше атома углерода. Еще можно представить себе размеры атома из такого сравнения: если яблоко увеличить до размеров Земли, то атом стал бы как раз размером с яблоко.

Так как атомы такие маленькие, то и доказали их существование не так давно. Только в 1911 году новозеландец, работавший в Кембридже, Эрнест Резерфорд предложил планетарную модель атома, о которой речь будет ниже. Сейчас уровень наших технологий таков, что в туннельный микроскоп мы можем увидеть отдельный атом, но по некоторым причинам, которые станут ясны позднее, мы не можем даже с помощью очень-очень мощного микроскопа рассмотреть атом так же ясно, как свой волос или бактерию. Поэтому на самом деле никто не знает – что же на самом деле из себя представляет атом. Тем не менее, мы можем изучать поведение атомов, даже не зная в точности - как они устроены. Мы можем сталкивать их друг с другом, можем сталкивать их с другими частицами, можем их нагревать, разгонять до высоких скоростей, помещать в разные электрические и магнитные поля и так далее. То есть мы можем кое-что делать с атомами и смотреть – как они при этом себя ведут. И на основании анализа этого поведения мы можем представлять себе – как именно устроены атомы, то есть создавать модели их устройства, воображаемые схемы.

Моделей атома можно придумать сколько угодно – можно вообразить себе, что они представляют собой что-то вроде солнечной системы, или бублик, или пудинг, или велосипед – что угодно. Но разные модели будут по-разному сочетаться с наблюдениями. Например, физик Томсон на заре исследований атомов предложил модель, в которой атом представляет собой нечто вроде пудинга, где вместо теста – равномерно размазанная положительно заряженная материя без каких-либо плотных и тяжелых комков, а в ней – что-то вроде мелких и легчайших изюминок отрицательно заряженных частиц. И в течение нескольких лет эта модель считалась вполне приемлемой. Но эксперименты, поставленные Резерфордом, выявили, что эта модель не может объяснить наблюдаемые эффекты, и именно поэтому Резерфорд придумал новую модель – планетарную, которая все объясняла очень хорошо.

С тех пор прошло много лет, были проведены сотни тысяч, миллионы опытов, в которых подтвердилось, что планетарная модель атома очень хорошо объясняет наблюдаемые эффекты. Конечно, эту модель пришлось усложнить и дополнить, развить, но общая ее схема осталась неизменной – представляя себе атом наподобие солнца с планетами, мы можем объяснить наблюдаемые явления. Поэтому мы считаем эту модель верной, или, во всяком случае, наиболее верной из всего того, что мы придумали, и все-таки это не значит, что атом и на самом деле такой, каким мы его себе представляем.

Поиск по сайту: