Кванттық теория және материяның құрылымы
«Ұғымы, материяның бүкіл тарихында адами ойлау бірнеше рет претерпевало. Әр түрлі философиялық жүйелерде оның интерпретировали әр түрлі. Біз қолданамыз деген сөз «материя», онда керек екенін есте әр түрлі маңызы бар қаланың, олар конституция «ұғымына материя», әлі дәрежеде сақталған қазіргі заманғы ғылым.
Ерте грек философиясы жылғы Фалеса дейін атомистов, искавшая бірыңғай басталуы бесконечном өзгерту барлық заттар, тұжырымдады ұғымы ғарыш материяның, әлемдік субстанция, претерпевающей барлық бұл өзгерістер, оның барлық бірлі-жарым заттар пайда болады және олар ақыр соңында қайтадан айналады. Бұл материя ішінара идентифицировалась кейбір белгілі бір зат — сумен, ауамен немесе отпен — ішінара сол оған приписывали басқа ешқандай қасиеттерді басқа қасиеттерін материалдың жасалған барлық заттар.
Кейінірек, ұғымы материяның играло маңызды рөл философия Аристотель — оның идеялары туралы байланыс нысаны мен материяның, нысаны мен заттар. Барлық, біз байқап отырмыз әлемдегі құбылыстарды білдіреді ресімделген материя. Материя, демек, болып табылады шындыққа емес, өзі, бірақ білдіреді тек мүмкіндігі, «потенциал», ол тек арқасында 13-нысан. «Табиғат құбылыстары «болмыс» ретінде атайды, оның Аристотель, ауысуда мүмкіндіктер шындық, өзекті свершившееся арқасында. Материя Аристотельдің білдіреді емес, қандай болса да белгілі бір зат, мысалы, су немесе ауа болып табылады, ол сондай-ақ таза кеңістігі; ол көрсетеді белгілі дәрежеде анықталмаған телесным субстрат, ол қамтиды мүмкіндігі көшу арқасында нысан өзекті свершившееся, шындық. Ретінде типтік мысал бұл ара-арасында матамен және нысанмен философия Аристотельдің келтіріледі биологиялық дамуы, онда материя айналуда, сөйтіп тірі организмдер, сондай-ақ адам өнер туындылары. Мүсіні ықтимал ұсталады мраморе дейін оны высекает мүсінші.
Тек әлдеқайда кейінірек, бастап философия Декарт, материя нәрсе ретінде бастапқы болды противопоставлять рухы. Екі бір-бірін толықтыратын аспектілері, әлем, материя және рух, немесе выражался Декарт, «res extensa» және «res cogitans». Өйткені жаңа әдіснамалық принциптері жаратылыстану, әсіресе механика, исключали мәлімет дене құбылыстарының рухани күштерге, онда материя болар еді рассматриваема тек ерекше шындық, тәуелсіз адами рух және қандай да бір сверхъестественных күштердің. Материя бұл кезеңде ұсынылады қалыптасқан матамен, және қалыптастыру процесі түсіндіріледі себепті шынжырмен механикалық өзара. Материя, міне, зейнеткерлікке шығады байланыс «өсімдік жаны» аристотелевской философия, сондықтан дуализм арасындағы матамен және нысаны-бұл емес, қоюшы. Бұл туралы ұсыным материяның енгізді, сірә, ең үлкен салым болса, біз қазір түсінеміз деген сөз «материя».
Ақырында, жаратылыстану XIX ғасырдың маңызды рөл ойнаған басқа дуализм, атап айтқанда, дуализм арасындағы матамен және күшпен, немесе қонақтар арасында күші мен зат. «Материя ықпал ететін күштер, және материя тудыруы мүмкін пайда болуы. Материя, мысалы, күшейтеді, тартылыс күші, және бұл күш, өз кезегінде, әсер етеді оған. Күші және зат болып табылады, демек, екі анық различимыми аспектілерімен, жеке әлем. Өйткені күштер болып табылады, сондай-ақ қалыптастыратын күштер, бұл айырмашылық тағы да жақындап аристотелевскому различению материя мен нысандары. Екінші жағынан, дәл осы жаңа дамуымен қазіргі заманғы физика, бұл айырмашылық күштер мен заттар толығымен жоғалады, өйткені кез-келген күштік өріс құрамында энергия мен бұл тұрғыда білдіреді, сондай-ақ материяның бөлігі. Әрбір силовому өріс сәйкес келеді белгілі бір түрі элементар бөлшектер. Бөлшектер мен күштік өріс — тек екі түрлі нысандары көріністері бір шындық.
Кезде жаратылыстану зерттейді мәселені материя, оған, ең алдымен, зерттеу нысандары материяның. Шексіз алуан түрлілігі және өзгергіштік формалары материяның болуы тиіс тікелей зерттеу объектісі; күш-жігерін бағытталуы тиіс, онда табу үшін, табиғат заңдары, бір мүдде, бір болашақ принциптері алатын қызмет жіберуші жіппен бұл бесконечном өріс зерттеу. Сондықтан дәл жаратылыстану, әсіресе физика бұрыннан бөлігін шоғырландырады өз мүдделерін талдауға құрылыстар материя мен күштері, бұл құрылым анықтайды.
Уақыт Галилейдің негізгі әдісі болып табылады жаратылыстану эксперимент. Бұл әдіс жасады ықтимал көшу жалпы зерттеулер табиғаттың өзіне тән зерттеулерге бөлуге сипаттаушы процестер табиғатта, соның негізінде оның заңдарын үйренуге болады тікелей, ол жалпы зерттеулерде. Яғни, құрылысын өткенде материяның қажет үстінен оған эксперименттер. Қандай материяны ерекше шарттарын зерделеу үшін оны айналдыру, осы мән-жайлар, үмітпен танып-білуге, сөйтіп белгілі бір іргелі қасиеттер материяның сақталатын кезінде оның барлық көрінетін өзгерістер.
Уақыт қалыптастыру, жаратылыстану, жаңа уақыт-бұл ең маңызды мақсаттарының бірі химия, өте ерте келді түсінігіне химиялық элемент. Субстанция, ол болар еді разложена немесе расщеплена бұдан әрі қандай кез келген құралдармен, имевшимися уақытта иелігінде химик: қайнату, өртеу, растворением, араластыру басқа заттармен, аталды «элементі». Кіріспе осы ұғымдар болды бірінші және тек маңызды қадам түсінуде құрылыстар материя. Алуан қолда бар табиғатта заттардың болды осылайша жеткізілуі, кем дегенде, салыстырмалы шағын саны көп қарапайым заттар, элементтер, және осының арқасында арасында әр түрлі құбылыстар, химия белгіленген белгілі бір тәртібі. Деген сөз «атом» сондықтан мен қолданылуы мельчайшей бірлікте, материя құрамына кіретін химиялық элементтің ең кішкентай бәрі химиялық қосылыстар болар еді көрнекі түрінде ұсынылған шағын топ әр түрлі атомдар. Мельчайшей частицей элемент темір болып шықты, мысалы, атом темір, және ең төменгі бәрі судың деп аталатын молекуласы су болып тұратын оттегі атомы және екі сутегі атомдар.
Келесі және сонша маңызды қадам болды ашу массаның сақталу химиялық процестер. Егер, мысалы, өртеледі элемент көміртек және бұл ретте құрылады көміртегінің қос тотығы болса, онда массасы көміртегі қос тотығының тең масс көміртегі және оттегі сонымен қатар, процесс басталды. Бұл ашу придало материя ұғымына, ең алдымен, сандық мағынасы. Қарамастан химиялық қасиеттерін материя болар еді өлшенетін болса, оның массасы.
Келесі кезең ішінде, негізінен, ХІХ ғасырда, ашық үлкен саны жаңа химиялық элементтер. Қазіргі уақытта олардың саны перешагнуло 100. Бұл сан, алайда, өте анық», — дейді ұғымы химиялық элемент әлі әкелген жоқ, бізге сол-тармағына сүйене отырып, оның болар еді түсіну материяның бірлігі. Болады деген болжам бар көптеген сапалы түрлі материя, араларында ешқандай ішкі байланыс, қанағаттанарлық.
Басында XIX ғасырдың қазірдің табылған куәлік пайдасына болуын арасындағы өзара байланыс әр түрлі химиялық элементтері. Бұл куәлік келісімшарттары, соның ішінде фактісі, атом салмағын көптеген элементтерін казались целочисленно кратными кейбір ең аз бірлігі, ол шамамен сәйкес келеді атомному салмағы сутегі. Ұқсастық химиялық қасиеттері кейбір элементтерін, сондай-ақ говорило пайдасына тарихында осы өзара байланыстар. Бірақ арқасында ғана қолдануға күштері, көптеген есе күштірек сол әрекет ететін химиялық процестерде болады, шын мәнінде орнату арасындағы байланыс әр түрлі элементтері және жақын жақындай түсінуге материяның бірлігі.
Назар физиктердің тартылды осы күштерге ашылуына байланысты радиоактивті ыдырау жүзеге асырылған Беккерелем 1896 жылы. «Содан кейінгі зерттеулерде Кюри, Резерфорд және басқа да айналдыру элементтердің радиоактивті процестер көрсетілді барлық очевидностью. Альфа-бөлшектер испускались осы процестерге түрінде сынықтарын атомдар энергиясын бар, ол шамамен миллион есе артық энергия бірлік бөлшектер химиялық процесінде. Демек, бұл бөлшектер болуы мүмкін еді, енді ретінде пайдаланылуы жаңа құралды зерттеу үшін және ішкі құрылысын және атом физикасы. Атомның ядролық үлгісі ұсынылған Резерфордом 1911 жылы болды эксперименттер нәтижесі бойынша рассеянию альфа-бөлшектер. Ең маңызды сипаты осы атақты моделі болды бөлу атомы екі мүлдем әр түрлі бөліктері — атом ядросы және қоршаған атом ядросы электрондық қабығының. Атом ядросы алып орталығында ғана шағын үлесі барлық кеңістік, ол жұмыс істейді атомом, — ядро радиусы шамамен жүз мың есе аз радиусы барлығы атомы; бірақ ол барлық қамтиды дерлік барлық массасы атом физикасы. Оның оң электр заряды болып табылатын целочисленно рет осылай называемому қарапайым заряду, жалпы санын айқындайды айналадағы ядро электрондар, өйткені атом сияқты біртұтас болуы тиіс, электрлік жақтардан бейтарап; ол анықтайды, сөйтіп мен нысанын электронды траекториясын.
Бұл арасындағы айырмашылық атомдық ядросы және электрондық қабықпен бірден берді келісілген түсініктеме күш, химия, дәл химиялық элементтер болып табылады соңғы бірліктері материя мен айналу элементтерінің бір-біріне қажет, өте үлкен күш. Химиялық байланыс арасындағы көрші атомдарымен өзара әрекеттесуімен түсіндіріледі электрондық қабықшалары мен энергияның өзара іс-қимыл бұл ретте салыстырмалы түрде аз. Электрон, жылдам да разрядной тұтқасы әлеуеті барлығы бірнеше вольтқа ие жеткілікті энергиямен үшін «разрыхлить» электрондық қабығының және шақыруға испускание жарық немесе жойып химиялық байланыс молекуласындағы. Бірақ химиялық мінез-құлық атомы, бірақ негізінде оның мінез-құлқы жатыр электрондық қабықшалары анықталады электрлік зарядпен атом ядросы. Егер келетін өзгертуге химиялық қасиеттері, өзгерту керек өзі атом ядросы, ал бұл энергияның, шамамен миллион есе артық, өйткені олар кезінде орын алды химиялық процестер.
Бірақ атомның ядролық үлгісі ретінде қаралатын жүйесі орындалады заңдар ньютоновской механика, мүмкін емес түсіндіруге атомның тұрақтылығы. Белгілі болғандай бірі алдыңғы тараудан, тек қолдану осы моделін кванттық теория бойынша түсіндіруге болады факт, бұл, мысалы, атом көміртек, кейін ол взаимодействовал басқа атомдарымен немесе излучил квант жарық әлі, сайып келгенде, атомом көміртегі, сол электрондық қабықты, қандай ол болған бұрын. Бұл тұрақтылық тек түсіндіру негізінде сол ең шегін кванттық теориясы, олар мүмкін объективті сипаттамасы атом кеңістіктегі және уақыт.
Осы арқылы, яғни, құрылған бастапқы негізі түсіну үшін құрылыстар материя. Химиялық және басқа да қасиеттері атомдар қалай түсіндіруге қолдана отырып, электрондық қабықшалар математикалық схемасы кванттық теориясы. Қарай бұл негізі, бұдан әрі қалай әрекет жүргізуге талдау құрылыстар материяның екі түрлі бағытта. Болады немесе зерттейді өзара іс-қимыл атомдар, олардың қарым-қатынасы аса ірі бірліктер сияқты молекулалар немесе кристалдар немесе биологиялық объектілер немесе болатын әрекет зерттей келе, атом ядросы және оның құрамдас бөліктері, енгізуге дейін қатар-тармағының, онда түсінікті болар еді материяның бірлігі. Физикалық зерттеу үдемелі дамыды өткен онжылдықта екі бағытта да. Кейіннен баяндау арналады анықтау рөлін кванттық теориясы осы екі салаларда.
Күштер арасындағы көрші атомдарымен болып табылады, бірінші кезекте, электр күшімен — әңгіме туралы притяжении қарама-қарсы зарядтар туралы және отталкивании арасындағы одноименными; электрондар тартылады атомдық ядросы және итеріледі басқа электронами. Бірақ бұл күштер жұмыс істейді, мұнда заңдары бойынша ньютоновской механика, заңдар кванттық механика.
Бұл әкеледі екі түрлі үлгілері арасындағы байланыс атомдарынан. Кезінде бір түрі байланыс электрон бір атомның ауысады басқа атому, — мысалы үшін қажет емес, мүлдем толтырылған электрондық қабығы. Бұл жағдайда екі атомды көрсетеді сайып келгенде, электрлік заряженными алады атауы — «иондар»; өйткені олардың зарядтар мұндай жағдайда противоположны, олар өзара тартылады. Химик-дейді бұл туралы «полярлық байланыс».
Екінші түрі байланыс электрон белгілі бір түрде, тән тек кванттық теория тиесілі екі атомам. Егер пайдалану көрінісін электрондық орбиталар, онда шамамен айтуға электрон жүгінеді айналасында екі атом ядроларының және айтарлықтай үлесін уақыт өткізеді де, бір де, басқа атоме. Бұл екінші түрі байланыс сәйкес келеді деп химик «деп атады валентной байланысымен».
Бұл екі типті байланыс болуы мүмкін барлық комбинациях тудырады, сайып келгенде, білім әр түрлі жиынтығын атомдар мен көрсетіледі соңында айқындаушы барлық күрделі құрылым, олар оқытылады, физикамен және химиямен. Сонымен, химиялық қосылыстар түзіледі арқасында бұл атомдар әр түрлі пайда болып, аздаған тұйық және әрбір топ шақырылуы мүмкін молекула химиялық қосылыстар. Кезінде білім кристалдардың атомдар орналасады түрінде реттелген тор. Металдар құрылады кезде атомдар орналасқан, сондықтан тығыз, бұл сыртқы электрондар тастап, өз қабығының және өтуі мүмкін арқылы бүкіл металл бөлігі. Магнетизм-кейбір заттардың, әсіресе, кейбір металдардың, салдарынан туындайды айналмалы қозғалыстың жекелеген электрондардың бұл металда және т. б.
Барлық осы жағдайларда дуализм арасындағы матамен және күшпен тағы да сақталуы мүмкін, себебі ядро және электрондар ретінде қарастыруға болады құрылыс кірпіштер, материя, удерживаются бірге электромагнитті күшімен.
Ал физика мен химия, онда олардың қатысы бар материяның құрылысы) құрайды бірыңғай ғылым, биология, оның неғұрлым күрделі құрылымдар жағдай біршама басқаша. Алайда, қарамастан бросающуюся в глаза тұтастық тірі организмдердің арасында күрт айырмашылық тірі және өлі матамен, бәлкім, өткізілді. Дамыту биология берді бізге үлкен саны мысалдар, оның ішінде көруге болады, бұл арнайы биологиялық функцияларды орындауы мүмкін ерекше үлкен молекулалар немесе топтар, немесе тізбектерін мұндай молекулалардың. Бұл мысалдар деп баса айтты үрдісін қазіргі заманғы биология түсіндіре биологиялық процестер нәтижесінде заңдар физика және химия. Бірақ род тұрақтылықты біз » деген түсінік тірі организмдердегі, өзінің табиғаты бойынша бірнеше отличен жылғы тұрақтылық атом немесе кристалл. Биология әңгіме тезірек тұрақтылық туралы процестің немесе функциялары қарағанда тұрақтылығы туралы. Әрине, кванттық-механикалық заңдар ойнайды биологиялық процестердегі маңызды ролі. Мысалы, түсіну үшін үлкен органикалық молекулалар мен олардың әр түрлі геометриялық конфигурациялары елеулі ерекше кванттық-механикалық күштер, олар тек бірнеше таралуы дәл сипатталуы мүмкін негізінде ұғымдар химиялық валентности. Тәжірибелер биологиялық мутациям, шақырылушы сәуле көрсетеді, сондай-ақ маңыздылығын статистикалық сипаттағы квантовомеханических заңдарын, сондай-ақ болуы механизмдерін күшейту. Тығыз арасындағы ұқсастық процестерімен біздің жүйке жүйесі мен процестерді, олар орын алған кезде, оның жұмыс істеуі қазіргі заманғы электрондық есептеу машиналары, қайтадан маңыздылығын атап үшін тірі ағзаның жекелеген элементар процестер. Бірақ барлық осы мысалдар барлық дәлелдейді физика және химия, толықтырылған оқу-жаттығу дамуы туралы болулары мүмкін толық сипаттамасы, тірі организмдер. Биологиялық процестер келесі түрде түсініледі естествоиспытателями-экспериментаторами үлкен сақтықпен қарағанда, процестер физика және химия. Айтуынша, Бор, әбден мүмкін, бұл сипаттау тірі организм, ол тұрғысынан физика мүмкін аталды толық, мүлде жоқ, өйткені бұл сипаттама етер еді, осындай эксперименттер, олар керек еді келуі тым күшті жанжал биологиялық функциялары организм. Бор осы жағдайды бейнелеп мынадай: биология біз істі тезірек жүзеге асыруға мүмкіндіктер сол табиғаттың бір бөлігі, онда біз принадлежим қарағанда, нәтижелері эксперименттер, біз өзіміз аламыз жүргізсін. Жағдай қосымша, действенна бұл тұжырымы ретінде көрсетіледі үрдіс әдістері қазіргі заманғы биология: бір жағынан, толық пайдалануға әдістері мен нәтижелері «физика жəне химия» және, екінші жағынан, барлық үнемі ішуге ұғымдар жатады чертам органикалық табиғат, ұсталады физика және химия, мысалы, ұғым, өзінің өмір.
Әзірге, біз, демек, талдау құрылыстар .материяның бір бағытта — от атомы неғұрлым күрделі құрылымдарға, тұрған келген атомдар: