Революция в естествознании
иоактивный продукт, который он назвал «эманация»
(испускание. – Ред.).
Кстати, за открытие альфа и бета излучения он получил Нобелевскую
премию по химии. В своей речи при получении премии он язвительно сказал:
«Мне приходилось дело с весьма различными трансмутациями во времени, но
быстрейшая из всех, какие я встречал, это мое собственное превращение из
физика в химика – оно произошло в одно мгновение». Возможно это произошло
из-за того, что само понятие атом принадлежало словарю и физиков и химиков,
хотя ни те ни другие еще не умел его расшифровать.
Однако главная его заслуга в открытии строения атома. Вот как это
произошло.
Шел 1910 год. То было время непрерывного изучения альфа-лучей.
Эксперименты Резерфорда, начатые еще в Канаде вслед за открытием законов
радиоактивности, позволили установить природу альфа-лучей. Оказалось, что
это дважды ионизированные атомы гелия (голые ядра без электронных
оболочек), вылетающие при радиоактивном распаде с колоссальной скоростью –
10000 км/с. поскольку относительная атомная масса альфа частиц равна 4, а
заряд +2, они, как тяжелые снаряды проникают в толщу вещества и могут кое-
что «рассказать» об устройстве материи.
Резерфорда удивляло, что альфа-частицы, пронизывая мишени (обычно
листки металлической фольги), отклонялись на самые разные углы. Очевидно,
внутри вещества действуют мощные электрические поля: ведь только они могут
искривлять траектории массивных заряженных частиц.
И вот в 1909 году наступил тот зимний день, когда Марсден (молодой
сотрудник Резерфорда по исследованиям) остановил на университетской
лестнице Резерфорда и совсем буднично произнес: «Вы были правы, профессор:
они возвращаются…».
«Они» возвращались редко: в среднем одна альфа-частица из восьми
тысяч. Отражение от мишени означало, что альфа-частица встретила на своем
пути достойную преграду – массивную и положительно заряженную: только такая
может с силой оттолкнуть от себя прилетевшую гостью. Редкость события
говорила о крайне малых размерах преграды. И потому, немногие альфа-частицы
попадают в сердцевину.
После этого события, Резерфорд, «забыв остановиться», представил в
своем воображении планетарный атом: вокруг положительно заряженного ядра,
как планеты вокруг Солнца, вращаются отрицательно заряженные электроны.
С осмотрительной точностью сказал тогда Резерфорд, что знает только
как выглядит атом, а не как он устроен. По законам классической физики,
атом не мог иметь подобного строения: вращаясь вокруг ядра, электроны
должны излучать, а значит, терять энергию и неизбежно подать на ядро. В
общем, Резерфорд увидел обреченный атом.
Спасение пришло в 1913 году. В Манчестере появился 28-летний
датчанин Нильс Бор – тихий теоретик и дерзкий мыслитель. Он принес с собой
то недостающее новое – идеи теории квантов. Планетарный атом – детище
безумного эксперимента и могучей интуиции – навсегда утвердился на
квантовом основании.
Наконец, революция закончилась открытиями Пьер Кюри и Марии
Склодовской- Кюри.
Несколько слов о них.
Пьер Кюри (1859-1906). Родился в семье врача. Первоначальное
образование получил дома, а в 16 лет стал студентом Сорбонны. После
присуждения ему в 1877 году магистерской степени он 22 года преподавал в
школе физики и химии. Пьер Кюри внес значительный вклад в различные области
физики. Вместе с братом Жаком Пьер Кюри открыл прямой пьезоэлектрический
эффект (1980 г.) Также они открыли обратный пьезоэлектрический эффект. Жак
и Пьер Кюри сконструировали первый пьезоэлектрический датчик для измерения
малых электрических зарядов и слабых токов.
Пьер Кюри разработал теорию образования кристаллов, сформулировал
общий принцип их роста, ввел понятие поверхностной энергии кристаллических
граней (1884-1885 гг.). Изучая симметрию кристаллов, он выдвинул принцип,
названный его именем, который позволяет устанавливать симметрию кристалла,
находящегося под внешним воздействием.
П. Кюри исследовал влияние температуры на магнитные свойства тел. В
1895 году он обнаружил, что у диамагнетиков магнитная восприимчивость не
зависит от температуры, а у парамагнетиков – обратнопропорциональна ей
(закон Кюри).
1895 год ознаменовался открытием температуры, выше которой теряют свои
свойства и скачкообразно изменяются другие свойства железа.
Мария Склодовская –Кюри (1867-1934). Она появилась на свет в
учительской семье в Варшаве (Королевство Польское в то время входило в
Российскую империю). Мария прекрасное успевала в школе, но высшее
образование для женщин в России тогда было несбыточной мечтой, и Мария 8
лет работала гувернанткой, отсылая почти все заработанные деньги сестре
Брониславе в Париж, где та изучала медицину. В 1891 году сестра получила
диплом и вышла замуж. В том же году Мария отправилась к ней Париж и
поступила в Сорбонну. В 1893 году она заняла первое место на итоговых
экзаменах по физике, а 1894 году – второе место на экзаменах по математике
Знаменательная встреча Пьера Кюри и Марии Склодовской произошла в
1894, а 24 июля 1895 года они вступили в брак.
Сразу после открытия Беккерелем радиоактивности (1896 год) супруги
Кюри начали планомерное исследование радиоактивных материалов, проводя
эксперименты буквально в сарае. Несколько лет Марии Кюри за работу не
платили, и только в 1904 году, когда Пьер Кюри стал профессором физики в
Сорбонне, ее взяли на должность ассистентки. В действительности же
совместная работа супругов была сотрудничеством равных. Перемыв тонны
урановой руды, они сумели выделить из нее новый элемент – полоний (
названный в честь Полонии – латинизированного названия Польши, родины
Марии), а из урановой смолки – радий ( от лат. Radio – «испускаю лучи») .
В 1903 году Мария Склодовская-Кюри стала первой женщиной, удостоиной
во Франции докторской степени.
После получения Нобелевской премии супругами Кюри, для Пьера в
Сорбонне была учреждена кафедра физики и лаборатория (1904 год), позже
преобразованная в Радиевый институт. Кюри часто болел. По-видимому,
сказывалась работа с радиоактивными материалами. От пожелтевших листков из
лабораторный журналов супругов Кюри и поныне исходит сильное радиоактивное
излучение, опасное для здоровья .
Пьер Кюри погиб в результате несчастного случая: 19 апреля 1906 года
он переходил улицу, поскользнулся и попал под проезжавший мимо экипаж.
На руках Марии Кюри остались две дочери: Ирен и Ева.
Кафедра физики в Сорбонне учрежденная для Пьера, перешла к Марии. В
1910 году мадам Кюри опубликовала фундаментальную книгу о радиоактивности,
а через четыре года возглавила Лабораторию радиоактивности в только что
открытом Радиевом Институте (Париж). Во время Первой мировой войны на
частные пожертвования Мария и Ирен оборудовала передвижные госпиталя
рентгеновскими установками и возглавила радиологическую службу Общества
Красного Креста.
После окончания войны Мария выступала в разных странах с лекциями о
проблемах науки. Благодаря ее усилиям в Радиевом институте удалось собрать
большой запас радиоактивных материалов для исследовательских целей (до
создания первых ускорителей). Именно эти материалы в немалой степени
способствовали открытию Ирен и Фредериком Жолио-Кюри искусственной
радиоактивности.
В честь супругов Кюри названы: внесистемная единица измерения
активности изотопов – кюри (Ки) и химический элемент с атомным номером 96
– Cm (кюрий), а в честь родины Марии – Полоний 84-ый элемент.
В вышеописанных биографиях обозначены основные открытия Пьера и
Марии Кюри. Но главные из них это открытие радия и полония, Написание
Марией книги по радиоактивности.
На этом, конечно, не закончилась революция, начавшаяся на рубеже
веков, но это были ее основные поворотные моменты. О ценности и значимости
этих событий говорит уже то, что все ученые, так или иначе внесшие вклад в
дело большой физики, были удостоены Нобелевской премии.
А результаты этой революции мы пожинаем до сих пор.
Однако в нашем рассказе мы упустили не менее важные открытия в
физике тех лет – открытие Эйнштейном относительности (Специальная теория
относительности (1905 год) и Общая теория относительности (1916 год)). Это
уже открытие совсем другой области физики.
И еще одно, последнее. Эта революция обязана своим появлением
математике, ведь без сформировавшегося математического аппарата не было бы
всех этих открытий, которые требовали сложнейших расчетов. Следовательно,
развитие физики спровоцировало и развитие математики, но это уже совсем
другая история.
Список использованной литературы:
1. Физика, Энциклопедия для детей, М., Аванта+, 2000 год.
2. История физики, П.С. Кудрявцев, М., Просвещение, 1956 год.
| |  скачать работу |
Революция в естествознании |
