Менделеевдин эмгектериндеги “нөл” маселеси

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

…Химиялык элементтердин табияты жөнүндө канчалык көп ойлонууга туура келген сайын, биринчи материя жөнүндөгү классикалык түшүнүктөн да, электр жана жарык кубулуштарын изилдөө аркылуу элементтердин табиятын каалаган түшүнүүгө жетишүү үмүтүнөн да ошончолук көп четтеп кеттим. жана ар бир жолу тезирээк жана айкыныраак түшүндүм, мурда бул же биринчи кезекте азыркыга караганда "масса" жана "эфир" жөнүндө реалдуураак түшүнүк алуу керек.

Д. И. Менделеев

1904-жылы январда Дмитрий Иванович Менделеевдин туулган кунунун 70 жылдыгына карата Петербургдагы № 5 баракчада аны менен болгон интервью жарыяланган. Учурда ал кандай илимий изилдөөлөр менен алектенип жатат деген суроого окумуштуу мындай деп жооп берди: «Алар жалаң гана мен өткөн жылы сунуш кылган теориямды, тагыраак айтканда, дүйнөлүк эфирди химиялык түшүнүү аракетин ырастоого багытталган».

Биз аз билген бул теория эмне?

Д. И. Менделеев «Дүйнөлүк эфирди химиялык түшүнүүгө аракет» деген макаласын 1902-жылы октябрда бүтүрүп, 1903-жылы январда «Бюллетень и библиотека самовых образование» журналынын №1-4 санында жарыялаган. 1904-жылы май айында атактуу астроном Саймон Ньюкомбго жазган катында ал жакынкы келечекте "химиялык элементтердин татаалдыгы жана электрондор жөнүндө заманбап идеялар жөнүндө …" макала жаза турганын билдирген.

Д. И. Менделеевдин портрети, И. Н. Крамской. 1878-жыл. Д. И. Менделеевдин пикири боюнча, элементтердин мезгилдик системасы менен тыгыз байланышта болгон "химиялык" эфир идеясын окумуштуу 1870-жылдардан баштап иштеп чыккан.

Химиялык элементтердин татаалдыгы жана электрондор жөнүндө - бул заманбап окурманга түшүнүктүү, бирок дүйнөлүк эфир? Бул идея илим тарабынан ташталганын азыр мектеп окуучулары да билишет. Ошондуктан, балким, Менделеевдин акыркы эмгектеринин бири жөнүндө өтө сейрек комментарий берилет, дээрлик эч жерде айтылбайт жана аны табуу жалпысынан кыйын. Көптөгөн илимий жана окуу китепканаларында Д. И. Менделеевдин «Чыгармалары» көп томдугунда «Дүйнөлүк эфирди химиялык түшүнүүгө аракет» деген главаны камтыган 2-том жок. Кээде бул «кызык» эмгегин окумуштуунун мурасынан кандайдыр бир жол менен өчүрүүгө аракет кылып жатышкандай таасир калтырат. Көпчүлүк улуу Менделеев карыганда өзүнүн компетенттүүлүгүнүн деңгээлинен ашып кеткен болушу мүмкүн деп кемсинтип ойлошот окшойт.

Бирок шашылыш жыйынтык чыгарбайлы. Бул «уят» теорияны Д. И. Менделеев дээрлик бүтүндөй чыгармачылык өмүр бою тарбиялап келген. Мезгилдик система ачылгандан эки жыл өткөндөн кийин (Менделеев али 40 жашка чыга элек болчу) анын колу менен «Химиянын негиздеринен» изи суутек белгисинин жанында төмөнкүчө чечмелене турган жазуу жасалган: « Этер эң жеңил, миллиондогон жолу». Сыягы, «эфир» Менделеевге эң жеңил химиялык элементтей көрүнгөн.

«70-жылдардан бери мени суроо тынымсыз тыгылып келет: химиялык мааниде эфир деген эмне? Бул элементтердин мезгилдик системасы менен тыгыз байланышта жана ал мени толкундантты, бирок азыр гана бул тууралуу айтууга батындым."

Демек, эфирдин химиялык элементи – эфирдин элементи – эфирдин атомдуулугу – эфирдин дискреттүүлүгү. Бул заманбап физика керексиз балдак катары четке каккан эфир эмес. Сөздүктү ачалы:

«Эфир (грекче Aither - гипотетикалык материалдык чөйрөнү толтуруучу мейкиндик) … Классикалык физикада эфир абсолюттук Ньютон мейкиндигин толтуруучу бир тектүү, механикалык, серпилгич чөйрө катары түшүнүлгөн» (Философиялык сөздүк / Ред. М. М. Розенталь. - М., 1975).).

Эфирдин классикалык аныктамасында бир тектүүлүккө же үзгүлтүксүздүккө басым жасалат. Менделеев айткан эфир элементтерден турат, ал атомдук, бир тектүү эмес, үзгүлтүксүз жана дискреттүү. Анын структурасы бар.

Дмитрий Ивановичтин 1870-жылдардагы эфир проблемасына болгон кызыгуусу мезгилдик система («мени бул толкунданткан ушул болду») жана андан кийинки газдарды изилдөө иштери менен тыгыз байланыштуу. «Башында мен да эфир чектөө абалындагы эң сейрек кездешүүчү газдардын суммасы деп ишенгем. Эксперименттерди мен төмөнкү басымда өткөрдүм - жооптун кыйытмаларын алуу үчүн.

Бирок бул эмгектер аны канааттандырган жок: «… буулардын жана газдардын эң сейрек кездешүүсү катары дүйнөлүк эфир жөнүндөгү идея ойлонуунун алгачкы соккуларына да туруштук бере албайт, анткени эфирди андан башка элестетүү мүмкүн эмес. зат катары бардыгына жана бардык жерге кирип; Бул буулар жана газдар үчүн мүнөздүү эмес ».

«Дүйнөлүк эфирдин химиялык концепциясын» деталдуу иштеп чыгуу инерттүү газдардын ачылышынан башталган. Д. И. Менделеев көптөгөн жаңы элементтерди алдын ала айткан, бирок инерттүү газдар ал үчүн да күтүүсүз болгон. Ал ички күрөшсүз эмес, бул ачылышты дароо кабыл алган эмес жана мезгилдик системада инерттүү газдардын жайгашуусу тууралуу көпчүлүк химиктердин пикири менен макул эмес. Алар кайда жайгашуусу керек? Хэзирки заман химиклери ховлукмастан шейле диййэрлер: элбетде, VIII группада. Ал эми Менделеев нөлдүк топтун бар экенин кескин түрдө талап кылган. Инерттүү газдар башка элементтерден ушунчалык айырмалангандыктан, алар системанын капталында бир жерде орун алган. Алар оң (VIII топ) же сол (нөлдүк топ) четинде кандай айырма бар экени көрүндү. Айрыкча алар атомдордун электрондук түзүлүшүн билбеген мезгилдер үчүн, бизге таптакыр принципсиздей сезилет, бирок азыр да биз билебиз деп өзүбүздү алдап жатабыз. Менделеев башкача ойлогон. Оңго инерттүү газдарды коюу суутек менен гелийдин ортосунда бир катар боштуктарды алуу дегенди билдирет. Суутек менен гелийдин ортосундагы жаңы элементтерди издөө кыйынга турду! Мүмкүн, фтордон жеңилирээк галоген (Менделеев гелий чындап VIII топко кирет деп болжолдоп, мындай галогендин болуу ыктымалдыгын мойнуна алган) же суутек менен гелийдин ортосунда башка жеңил элементтер бардыр? Олар жок, сондыктан инертт!к газдардын орны сол жакта, ноль тобында! Анын үстүнө, алардын валенттүүлүгү VIIIге караганда нөлгө барабар. Ал эми атомдук салмактардын сандык катышы инерттүү газдардын сол жактагы, ар бир катардын башында жайгашкан ордун ачык көрсөтүп турат.

«Нөл тобунда аргондун аналогдорунун бул позициясы мезгилдик мыйзамды түшүнүүнүн так логикалык натыйжасы болуп саналат», - деп ырастады Д. И. Менделеев.

Уильям Рамсейдин сунушу боюнча Менделеев нөл тобун мезгилдик системага киргизип, суутектен жеңилирээк элементтерге орун калтырган.

Дмитрий Ивановичтин нөл тобунун бар экенин эмне үчүн талап кылганы түшүнүктүү болот, анын фтордон жеңилирээк гипотетикалык галоген жөнүндө айткандары түшүнүктүү; демек, анын суутектен жеңилирээк элементти издөөсү да түшүнүктүү, анын бар экендиги жөнүндө ал көптөн бери ойлонуп жүргөн: «Бир катар элементтер суутектен башталышы керек деген оюма да келген эмес». «Суутекти көптөн бери ээлеп келген баштапкы абалынан ажыратып, мен дайыма ишенип келген атомдун салмагынан да азыраак элементтерди күтүүгө мажбурлоо» – окумуштуунун түпкүрүндөгү ойлору ушулар., ал мезгилдүү мыйзам акыры бекитилбейт чейин жашырган. «Мен суутектен мурда атомдук салмагы 1ден аз элементтерди күтсө болот деген ойлор бар болчу, бирок мен өзүмдү бул мааниде айтууга батынган жокмун, анткени божомолдун төлгөсүнөн, өзгөчө, ошондон этият болгонум үчүн. Эгерде анын сырткы көрүнүшү суутекке караганда эң жеңил элементтер жөнүндөгү божомолдор менен коштолсо, сунушталып жаткан жаңы системанын таасирин бузат».

1900-жылы Бельгиянын Королдук Илимдер Академиясынын (Academie royale de Belgique) жыйынында биринчи жолу бельгиялык илимпоз Лео Эррера тарабынан сунушталган ал коргогон нөл тобу бар системада суутек биринчи болуп көрүнбөйт. анткени ал сөзсүз түрдө анын алдында өтө жеңил элемент үчүн бош орун пайда болот - балким, бул "эфир элементи"?

«Азыр, суутек жайгаштырылууга тийиш болгон I группага чейин өкүлдөрүнүн атомдук салмагы I топтун элементтерине караганда азыраак нөлдүк топ бар экендигине кымындай да шектенбей баштаганда, мага мүмкүн эместей сезилет. суутектен жеңил элементтердин бар экенин тануу, - деп жазган Дмитрий Иванович.

Менделеев өзү ачкан мыйзамда заттын негизги мүнөздөмөсү катары массанын табиятын физикалык көз караштан түшүнүүгө аракет кылат. Гравитациянын физикалык негиздерин таап (ал бул маселеге канча күч жана убакыт жумшаганын биз да аз билебиз) "өткөрүүчү" чөйрө катары дүйнөлүк эфир түшүнүгү менен тыгыз байланышкан, ал эң жеңил элементти издеп жатат. Бирок 1870-жылдардагы «эфир эң сейрек кездешүүчү газдардын жыйындысы» экенин далилдеген эксперименттердин жыйынтыгы Менделеевди канааттандырган эмес. Бир нече убакытка чейин ал бул багытта изилдөөнү токтотуп, эч жерде жазган эмес, бирок, кыязы, алар жөнүндө эч качан унуткан эмес.

Өмүрүнүн аягында материянын терең касиеттерине тиешелүү суроолорго жооп издеп, кайрадан «дүйнөлүк эфирге» кайрылат, анын жардамы менен табият таануунун негизги концепциясынын табиятына кирүү аракетин көрөт. 19-кылым (ал тургай 20-кылым, ал тургай 21-кылым) - масса, ошондой эле жаңы ачылыштар жана, биринчи кезекте, радиоактивдүүлүк үчүн түшүндүрмө берүү. Менделеевдин негизги идеясы төмөндөгүдөй: «Эфирди чыныгы түшүнүүгө анын химиясына көңүл бурбоо жана аны элементардык зат катары карабоо менен жетишүүгө болбойт; элементардык субстанцияларды алардын мезгилдүү мыйзамдуулугуна баш ийбестен азыр элестетүү мүмкүн эмес». Менделеев дүйнөлүк эфирди сүрөттөп жатып, аны: «биринчиден, тыгыздыгы жана атомдук салмагы боюнча бардык элементтердин ичинен эң жеңили, экинчиден, эң ылдам кыймылдаган газ жана үчүнчүдөн, кандайдыр бир күчтүү атомдор же бөлүкчөлөр менен түзүүгө эң аз жөндөмдүү. кошулмалар жана төртүнчүдөн, бардык жерде кеңири таралган жана бардыгын камтыган элемент».

Бул гипотетикалык X элементтин атомунун салмагы, Менделеевдин эсептөөлөрү боюнча, 5,3 × 10 чейин болушу мүмкүн.^-11 9,6 × 10 чейин^-7 (эгерде Н атомдук салмагы 1 болсо). Гипотетикалык элементтин массасын баалоо үчүн ал механика жана астрономия тармагындагы билимге таянат. X элементи инерттүү газдардын эң жеңил аналогу катары нөлдүк топтун нөлдүк мезгилинде мезгилдик таблицада өз ордун алган. (Менделеев бул элементти «Ньютоний» деп атайт.) Мындан тышкары, Дмитрий Иванович суутектен жеңилирээк дагы бир элементтин - Y элементинин, коронийдин бар экенин мойнуна алган (болжолу, коронийдин сызыктары Күн тутулуу учурунда Күн таажысынын спектринде катталган). 1869-жылы Күн; Жерде гелийдин ачылышы бул элементтин бар экенине негиз болгон). Ошол эле учурда Менделеев X жана У элементтеринин гипотетикалык табиятын бир нече жолу баса белгилеп, химиянын негиздеринин 7 жана 8-басылышынын элементтеринин таблицаларына киргизген эмес.

Менделеевдин эмгектериндеги илимий талаптуулук жана жоопкерчилик комментарийлерге муктаж эмес. Бирок, биз көрүп тургандай, издөөнүн логикасы ушуну талап кылса, ал эң адаттан тыш гипотезаларды тайманбастык менен алдыга койду. Мезгилдик закондун (ошол мезгилде белгисиз 12 элементтин бар экендиги, ошондой эле элементтердин атомдук массаларынын коррек-циясы) негизинде айткан бардык божомолдору эц сонун ырасталган.

«Мен бор, алюминий жана кремнийдин аналогдоруна мезгилдик мыйзамды колдонгондо, мен 33 жашка кичүү болчумун, эртедир-кечтир алдын ала айтылгандар сөзсүз түрдө акталууга тийиш деп толук ишенчүмүн, анткени баары мага ачык көрүнүп турду. Актануу мен күткөндөн да тезирээк келди. Анан тобокелге салбайм, азыр тобокелге салып жатам. Бул чечкиндүүлүктү талап кылат. Бул мен радиоактивдүү кубулуштарды көргөндө келди … жана мен мындан ары кийинкиге калтыруу мүмкүн эмес экенин жана балким, менин жеткилең эмес ойлорум кимдир-бирөөнү мүмкүн болушунча туура жолго алып барарын түшүнгөндө келди.

Демек, бул биринчи чоң жаңылыштыкпы, балким, азыр көпчүлүк ойлогондой, улуу окумуштуунун терең адашуусубу же анын жөндөмсүз шакирттеринин генийди өкүнүчтүү түшүнбөстүгүбү?

20-кылымдын башында «эфирдин» бар экенине Менделеев гана эмес, көптөгөн физиктер жана химиктер да ишенишкен. Бирок, Альберт Эйнштейн тарабынан атайын жана жалпы салыштырмалуулук теориясы түзүлгөндөн кийин, бул ишеним жоголо баштаган. Жалпысынан 1930-жылдарга карата "эфир" көйгөйү жок болуп, суутектен жеңилирээк элементтер маселеси өзүнөн өзү жок болуп кеткени жалпы кабыл алынган. Бирок, дагы бир жолу, классикалык эфир, гомогендүү эфир маселеси жок болуп кетти, бирок структуралык эфир (Менделеевдин эфири) бир топ жандуу, болгону ал азыр структуралык вакуум же Дирактын физикалык вакууму деп аталат. Демек, суроо терминологияда гана.

Келгиле, суутектен жеңилирээк элементтерге кайрылалы. Ар бир химик гомологдук катарларды жана алардын биринчи мүчөлөрүн, айрыкча биринчилерин кандай алып жүрөрүн билет. Биринчиси ар дайым өзгөчө. Ал ар дайым жалпы катардан күчтүү болуп турат. Суутек I жана VII топторуна тең жайгаштырылат (ал щелочтук металлдарга жана галогендерге бир аз окшош). Демек, суутек биринчидей эмес… Нөл мезгилинин чыныгы элементтерин издөөдө биз такыр башка дүйнөгө туш болобуз жана бул элементардык бөлүкчөлөр дүйнөсү окшойт.

Химияны сапаттык өзгөрүүлөр жөнүндөгү илим катары түшүнүү, көптөгөн изилдөөчүлөрдүн пикири боюнча, мезгилдик таблицада эң айкын көрүнүп турат, ал эми системанын эң башында ал жөн гана көз жоосун алгандай жаркыраган. «Табиятта эң кеңири тараган жөнөкөй телолордун атомдук салмагы аз, ал эми атомдук салмагы аз элементтердин бардыгы касиеттеринин курчтугу менен мүнөздөлөт. Демек, алар типтүү элементтер ", жана "нөл чекитине" жакындаган сайын фантастикалык" курч "сапаттык секириктер болушу керек, бул анын өзгөчөлүгүнөн келип чыгат, анткени"… бул жерде системанын чети гана эмес, бирок ошондой эле типтүү элементтер, ошондуктан биз оригиналдуулукту жана өзгөчөлүктөрдү күтсөк болот ".

Мезгилдик мыйзамдын негизги табияты жөнүндө көп айтабыз, бирок муну чындап эле түшүнбөй жаткандайбыз. Менделеевди кайталайлы: «Мезгилдик мыйзамды пайда кылган түшүнүктөрдүн маңызы жаратылыш күчтөрүнүн шайкештигинин, өзгөрмөлүүлүгүнүн жана эквиваленттүүлүгүнүн жалпы физикалык-химиялык принцибинде жатат».

Д. И. Менделеевдин колу менен 1871-жылдагы «Химиянын негиздери» окуу китебинин 1871-жылдагы мезгилдик системасы бар баракка окумуштуунун архивинде сакталган: «Эфир баарынан жеңил, миллион жолу» деген жазуу.

Жыйынтыктап айтканда, мен Дмитрий Ивановичтин мындай деген создорун келтиргим келет:

«Мен дүйнөнүн эфиринин табиятын түшүнүүгө болгон аракетимди толук эмес, чындап эле химиялык көз караш менен карайм, менде топтолгон таасирлердин жыйындысынын туюнтмасы гана эмес, мен каалабагандыктан гана качып жатам. чындыктан шыктанган ойлор жок болуп кетет. Кыязы, ушул сыяктуу ойлор көптөрдүн башына келген, бирок айтылганга чейин алар оңой жана көп учурда жок болуп кетет жана өнүкпөйт, акырындык менен ишенимдин топтолушуна алып келбейт, ал жалгыз калат. Аларда бардыгыбыз издеген табигый чындыктын жок дегенде бир бөлүгү камтылган болсо, менин аракетим текке кеткен жок, ал иштелип чыгат, толукталат жана оңдолот, эгер менин оюм анын негиздери, берилиши туура эмес болсо, бирден кийин же башка төгүндөө, башкалардын кайталоосуна тоскоол болот. Мен алдыга жай, бирок туруктуу кыймыл үчүн башка жолду билбейм ».

ФИЗИКАЛЫК ВАКУУМ - азыркы көз карашта квантталган талаалардын негизги абалы, нөлдүк электр заряды, импульс, бурчтук импульс жана башка кванттык сандары бар чөйрөнүн бир түрү. Талаалар минималдуу энергияга ээ, бирок алар чоң амплитудалуу флуктуацияларга дуушар болушат. Кванттык идеялардын пайда болушу материянын бирдиктүү түзүлүшүнүн универсалдуу картинасын түзүүгө алып келген. Классикалык физиканын талааларынын жана бөлүкчөлөрүнүн ордуна алар азыр бирдиктүү физикалык объекттерди - төрт өлчөмдүү мейкиндик-убакыттагы кванттык талааларды, ар бир «классикалык» талаа (электрдик, магниттик ж.б.) жана бөлүкчөлөрдүн ар бир түрү үчүн бирден деп эсептешет. Мисалы, Дирак вакууму ½ спиндүү бөлүкчөлөрдүн талаасы (электрондор, позитрондор, мюондор, кварктар ж. б.). Бөлүкчөлөрдүн же талаалардын ар бир өз ара аракеттенүүсү мейкиндик-убакыттын бир чекитинде бул талаалардын кванттарынын алмашуусунун натыйжасы болуп саналат. Кээ бир көз караштардан алганда, физикалык вакуум материалдык чөйрөнүн касиеттерин көрсөтүп, аны "заманбап эфир" деп эсептөөгө негиз берет.

Д. Менделеев. Эфирди химиялык түшүнүү аракети. 1905.pdf Химиянын негиздери. Биринчи бөлүк. 1949. Менделеев Д. И.джву Химия негиздери. Экинчи бөлүм. 1949. Менделеев D. I.djvu Тема боюнча макалалар:

Д. И. Менделеевдин өмүрү жана өнүгүүсү – белгисиз фактылар

Эфирди мезгилдик таблицадан ким жана эмне үчүн жашырган? пикирлердин бири

Менделеев: мунай олигархтарына каршы күрөшүүчү жана эфир теориясынын жактоочусу