Атом
От неделимой крупицы Демокрита до Стандартной модели — 2500 лет вопроса о том, из чего всё состоит.
Каждая звезда — мыслитель или труд; сплошные линии рисуют созвездие школы, пунктир — переход идей между эпохами.
Выберите любую точку на ленте, чтобы прочитать о ней.
Все записи по эпохам
Атом 450 до н.э. – 2030
От неделимой крупицы Демокрита до Стандартной модели — 2500 лет вопроса о том, из чего всё состоит.
- 420 до н.э.
Демокрит и Левкипп. Рассуждая, что материю нельзя дробить бесконечно, Демокрит вводит атомы — крошечные, неделимые и вечные частицы, движущиеся в пустоте и различающиеся лишь формой и расположением. Это чисто философская догадка, которую нечем проверить, но именно она закрепляет само слово и суть идеи на два тысячелетия.
- 60 до н.э.
Лукреций, «О природе вещей». Лукреций передаёт латинскому миру эпикурейский атомизм в большой поэме, доказывая, что всё — ум, погода, тление — рождается из атомов, падающих и сталкивающихся в пустоте. Найденное вновь в 1417 году, сочинение питает натурфилософию раннего Нового времени и сохраняет атомистическую идею в века, когда у неё не было опытной опоры.
- 1808
Джон Дальтон, «Новая система химической философии». Дальтон превращает атомизм из умозрения в количественную науку: каждый элемент состоит из одинаковых атомов с характерным весом, а соединения образуются в целочисленных отношениях. Впервые атом объясняет лабораторные измерения, и химия обретает свою основную единицу.
- 1869
Дмитрий Менделеев, Периодическая система. Расположив элементы по атомному весу, Менделеев замечает, что их свойства повторяются периодами, и смело оставляет пропуски для ещё не открытых элементов, предсказывая их черты. Периодический закон намекает, что атомы — не безликие шарики, а обладают скрытым внутренним устройством.
- 1897
Дж. Дж. Томсон, открытие электрона. Изучая катодные лучи, Томсон показывает, что это потоки частиц, куда более лёгких, чем любой атом, и несущих отрицательный заряд, — электронов. «Неделимый» атом наконец разделён, и Томсон представляет его как «пудинг с изюмом»: электроны, вкраплённые в размытый положительный заряд.
- 1911
Эрнест Резерфорд, опыт с золотой фольгой. Когда альфа-частицы, направленные на тонкую золотую фольгу, порой отскакивают прямо назад, Резерфорд заключает, что положительный заряд атома и почти вся его масса сосредоточены в ничтожно малом центральном ядре, а электроны находятся далеко вокруг. Оказывается, что атом — это почти сплошная пустота.
- 1913
Нильс Бор, модель атома. Чтобы электроны не падали по спирали в ядро, Бор разрешает им лишь определённые фиксированные орбиты; свет излучается или поглощается при перескоке электрона между ними. Модель объясняет резкие спектральные линии водорода и связывает атом с новым квантом Планка и Эйнштейна.
- 1926
Шрёдингер и Гейзенберг, квантовая механика. Матричная механика Гейзенберга и волновое уравнение Шрёдингера заменяют аккуратные орбиты Бора вероятностным описанием: у электрона нет определённой траектории — лишь облако вероятностей. Атом становится математическим объектом, подчинённым принципу неопределённости, и рождается современная квантовая теория.
- 1932
Джеймс Чедвик, открытие нейтрона. Чедвик обнаруживает в ядре нейтральную частицу — нейтрон, — объясняя, почему атомные массы превышают число протонов и почему существуют изотопы. Открытие завершает картину «протон — нейтрон — электрон» и через несколько лет открывает путь к делению ядра.
- 1964
Гелл-Ман и Цвейг, кварки. Чтобы упорядочить сбивающий с толку «зоопарк» частиц, Гелл-Ман и Цвейг предполагают, что протоны и нейтроны сами состоят из кварков. Подтверждённые к концу десятилетия опытами по глубоко неупругому рассеянию, кварки уводят поиск предельных «кирпичиков» ещё на слой глубже.
- 1973
Стандартная модель. К середине 1970-х Стандартная модель объединяет кварки, лептоны и переносчиков трёх фундаментальных сил в единую и поразительно точную теорию. Это наибольшее приближение науки к мечте Демокрита — хотя она ничего не говорит ни о гравитации, ни о тёмной материи.
- 2012
Бозон Хиггса, ЦЕРН. Большой адронный коллайдер регистрирует бозон Хиггса, подтверждая механизм, наделяющий фундаментальные частицы массой, и достраивая перечень Стандартной модели. Но глубочайшие вопросы — что лежит за её пределами — оставляют поиск длиной в 2500 лет открытым.
Вехи
ок. 420 до н. э.
Демокрит и Левкипп
Неделимый атом
Рассуждая, что материю нельзя дробить бесконечно, Демокрит вводит атомы — крошечные, неделимые и вечные частицы, движущиеся в пустоте и различающиеся лишь формой и расположением. Это чисто философская догадка, которую нечем проверить, но именно она закрепляет само слово и суть идеи на два тысячелетия.
ок. 60 до н. э.
Лукреций, «О природе вещей»
Атомизм в стихах
Лукреций передаёт латинскому миру эпикурейский атомизм в большой поэме, доказывая, что всё — ум, погода, тление — рождается из атомов, падающих и сталкивающихся в пустоте. Найденное вновь в 1417 году, сочинение питает натурфилософию раннего Нового времени и сохраняет атомистическую идею в века, когда у неё не было опытной опоры.
1808
Джон Дальтон, «Новая система химической философии»
Атом становится химией
Дальтон превращает атомизм из умозрения в количественную науку: каждый элемент состоит из одинаковых атомов с характерным весом, а соединения образуются в целочисленных отношениях. Впервые атом объясняет лабораторные измерения, и химия обретает свою основную единицу.
1869
Дмитрий Менделеев, Периодическая система
Порядок среди элементов
Расположив элементы по атомному весу, Менделеев замечает, что их свойства повторяются периодами, и смело оставляет пропуски для ещё не открытых элементов, предсказывая их черты. Периодический закон намекает, что атомы — не безликие шарики, а обладают скрытым внутренним устройством.
1897
Дж. Дж. Томсон, открытие электрона
Атом делим
Изучая катодные лучи, Томсон показывает, что это потоки частиц, куда более лёгких, чем любой атом, и несущих отрицательный заряд, — электронов. «Неделимый» атом наконец разделён, и Томсон представляет его как «пудинг с изюмом»: электроны, вкраплённые в размытый положительный заряд.
1911
Эрнест Резерфорд, опыт с золотой фольгой
Крошечное плотное ядро
Когда альфа-частицы, направленные на тонкую золотую фольгу, порой отскакивают прямо назад, Резерфорд заключает, что положительный заряд атома и почти вся его масса сосредоточены в ничтожно малом центральном ядре, а электроны находятся далеко вокруг. Оказывается, что атом — это почти сплошная пустота.
1913
Нильс Бор, модель атома
Квантованные орбиты
Чтобы электроны не падали по спирали в ядро, Бор разрешает им лишь определённые фиксированные орбиты; свет излучается или поглощается при перескоке электрона между ними. Модель объясняет резкие спектральные линии водорода и связывает атом с новым квантом Планка и Эйнштейна.
1926
Шрёдингер и Гейзенберг, квантовая механика
От орбит к облакам вероятности
Матричная механика Гейзенберга и волновое уравнение Шрёдингера заменяют аккуратные орбиты Бора вероятностным описанием: у электрона нет определённой траектории — лишь облако вероятностей. Атом становится математическим объектом, подчинённым принципу неопределённости, и рождается современная квантовая теория.
1932
Джеймс Чедвик, открытие нейтрона
Ядро обретает полноту
Чедвик обнаруживает в ядре нейтральную частицу — нейтрон, — объясняя, почему атомные массы превышают число протонов и почему существуют изотопы. Открытие завершает картину «протон — нейтрон — электрон» и через несколько лет открывает путь к делению ядра.
1964
Гелл-Ман и Цвейг, кварки
Внутри протона
Чтобы упорядочить сбивающий с толку «зоопарк» частиц, Гелл-Ман и Цвейг предполагают, что протоны и нейтроны сами состоят из кварков. Подтверждённые к концу десятилетия опытами по глубоко неупругому рассеянию, кварки уводят поиск предельных «кирпичиков» ещё на слой глубже.
1973
Стандартная модель
Каталог материи и сил
К середине 1970-х Стандартная модель объединяет кварки, лептоны и переносчиков трёх фундаментальных сил в единую и поразительно точную теорию. Это наибольшее приближение науки к мечте Демокрита — хотя она ничего не говорит ни о гравитации, ни о тёмной материи.
2012
Бозон Хиггса, ЦЕРН
Последний недостающий кусочек
Большой адронный коллайдер регистрирует бозон Хиггса, подтверждая механизм, наделяющий фундаментальные частицы массой, и достраивая перечень Стандартной модели. Но глубочайшие вопросы — что лежит за её пределами — оставляют поиск длиной в 2500 лет открытым.