Физике становится тепло. Лорд Кельвин. Классическая термодинамика | страница 71

Томсон с ассистентом в саду его дома в Нетерхолле во время одного из экспериментов.

Вторая жена ученого, Фрэнсис Анна Блэнди.

Томсон во время своего последнего занятия в Университете Глазго в 1899 году.

Еще один повод для беспокойства добавила радиоактивность: сначала, в 1895 году, открытие икс-лучей немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном (1845-1923), а затем, в 1897-м, открытие электрона Джозефом Джоном Томсоном (1856-1940). Снова пытаясь придерживаться динамической структуры эфира, герой нашей книги посчитал, что икс-лучи можно объяснить, если предположить продольные колебания самой среды, а это противоречило теории Максвелла (вспомним, что электромагнитные волны поперечные). Но иллюзия длилась недолго - столько, сколько понадобилось, чтобы понять: странное рентгеновское излучение - это электромагнитное излучение большей энергии, чем видимый свет и ультрафиолет.

Томсон вернулся к характерному для себя способу мышления. В 1902 году он представил работу, в которой возродил старую теорию немецкого ученого Франца Ульриха Теодора Эпинуса (1724-1802): в 1759 году последний утверждал, что электричество - настолько уникальный флюид, что его избыток приводит к положительному заряду, а недостаток - к отрицательному. Предположение Томсона было следующим:

«Флюид Эпинуса состоит из чрезвычайно маленьких и похожих друг на друга атомов, которые я называю электрионами, они намного меньше, чем атомы весомой материи, и свободно проникают в пространство, занятое этими атомами большего размера, и так же свободно - в пространство, не занятое ими. Как и в теории Эпинуса, у нас должно быть взаимное отталкивание между электрионами, взаимное отталкивание между атомами независимо от электрионов, а также взаимное притяжение между электрионами и атомами без электрионов».

Число электрионов, которые имеются у обычного атома, наряду с законами работы сил, задействованных в потере или получении атомами электрионов, объясняло разнообразие химических элементов с различными свойствами, представленное в периодической таблице элементов, которая была введена в 1869 году Дмитрием Менделеевым (1834-1907) и немецким химиком Юлиусом Лотаром фон Мейером (1830-1895) год спустя. Эта теория, построенная на основе простых компонентов, была слишком сложной.

Через некоторое время после открытия электрона Джозеф Джон Томсон предложил модель атома, основанную на сферической структуре с положительным зарядом, в которую были вставлены в необходимом положении для поддержания равновесия системы электроны: их количество было таким, чтобы уравновешивать заряд атома. Лорд Кельвин изменил эту модель, предположив, что частицы электричества движутся по концентрическим сферам. В 1903 году японский физик Хантаро Нагаока (1865-1950) предложил атом, образованный большой сферой с положительным зарядом, вокруг которой по круговым траекториям вращаются электроны. В 1911 году эксперименты новозеландского физика Эрнеста Резерфорда (1871-1937) показали, что атомная геометрия Нагаоки верна, но пришлось подождать датского физика Нильса Бора (18851962), который в 1911 году своей доквантовой моделью атома обозначил начало пути к окончательному решению, которое вылилось в развитие квантовой механики.