.
Откуда мы знаем об атомах?
Если мы не можем видеть атомы, откуда мы знаем об их существовании? Как я могу убедить вас, что под полом вашего дома есть атомы, с большим успехом, чем я могу доказать вам, что на чердаке у вас скребется мышь? В чем атомная физика отличается от транса верующих, убежденных в том, что они могут обнять Господа? В отличие от религии, наука основана на доказательствах. И в том, что именно атомы становятся строительными кирпичиками нашего мира, нас убеждают многочисленные факты, которые человечество собирало на протяжении последних 2500 лет. В атомы верили даже древние греки. Само слово в переводе с древнегреческого означает «неделимый». Оно было изобретено Демокритом – первым человеком, который населил наш мир этими «невидимыми и неделимыми» элементами. Это было замечательное достижение человеческого разума, особенно с учетом того, что в то время очевидных доказательств существования атома не было.
Сегодня такие доказательства получены четырьмя различными способами: химическим, электрическим, явлением радиоактивности и делением атома. Первый способ простой – химия. Если вы знаете, что два разных газа (например, водород и кислород) соединяются и образуют воду всегда в соотношении 2: 1 (2 атома водорода и 1 атом кислорода), то такое же соотношение можно установить и для других химических веществ и атомов, из которых они состоят. Скажем, если вы смешаете мягкий металл натрий с ядовитым газом хлором, то получите хлорид натрия, то есть пищевую соль, которую вы используете при приготовлении еды. В ней один атом натрия приходится на один атом хлора. Если пронаблюдать за сотнями химических реакций, как это сделал известный английский химик Джон Дальтон в 1803 году, то можно установить, что базовые химические элементы всегда находятся в их соединениях в простых соотношениях: один к одному, два к одному, три к одному и т. д. Если эти элементы расставить в систематическом порядке, то вы получите нечто вроде кухонных шкафчиков, в которых вещества организованы в периодическую таблицу. Это полный список химических элементов, которые мы имеем в своем распоряжении.
Простые химические реакции заставляют нас предположить, что атомы существуют. Но вот вопрос: если вещества вроде воды или соли состоят из атомов, из чего состоят сами атомы? Если следовать логике древних греков, этот вопрос не имеет смысла: ведь атомы и так являются мельчайшими «неделимыми» единицами в природе и не сделаны ни из чего. Такое объяснение вполне удовлетворяло ученых до середины XIX века, когда Андре-Мари Ампер, Алессандро Вольта и Майкл Фарадей начали свои знаменитые опыты по раскрытию тайн электричества. Когда в 1897 году англичанин Джозеф Томсон открыл базовый элемент электрического поля, известный сейчас как электрон, появилось еще одно важное свидетельство в пользу существования атомов. И не только их, но и таинственного субатомного мира внутри них
