Атомистика

Атомистика или Атомизм – в истории философии – принцип объяснения единства и разнообразия мира вечным движением и взаимодействием атомов, учение о дискретной строении материи; в современной науке атомистика является теоретическим объяснением единства прерывности и непрерывности частиц материи, их взаимосвязи и взаимопревращения.
Атомистика была и остается ареной борьбы материализма против идеализма, диалектики против метафизики. Признание атомистики объективно-реального бытия микрочастиц материи, возможности познания их свойств и законов взаимодействия ведет к материалистическому пониманию мира как закономерного движения материи; отрицание объективной реальности частиц материи и возможности их познания приводит к идеалистическому взгляду на мир.
В рабовладельческом обществе Ассирии, Греции, Рима, Индии, Китая возникла натурфилософские атомистика. Наиболее выдающимися представителями древней атомистики были Левкипп, Демокрит, Лукреций, Канада, Ван Чун. Их идеи были следствием теоретического осмысления результатов наблюдения за такими явлениями природы, как испарение, диффузия, [растворения] и т.д. Представители натурфилософской атомистики считали, что атомы – это наименьшие неделимые частицы материи, из которых построено все тела природы.
Качественно новым этапом развития знаний о строении материи была механическая атомистика, создатели которой – Ньютон, Гасенди и др. – Возрождают идеи натурфилософской атомистики на основе достижений классической механики. В механической атомистике атомы тоже рассматривались как неделимые, вечные частицы материи, которые взаимодействуют по законам макроскопической механики. Поскольку электрические и химические явления трудно объяснить механической взаимодействием атомов, то в науку проникают идеалистические представления о нематериальных жидкости – флюиды. Одним из проявлений идеализма в атомистике было учение Лейбница о монадах – духовные атомы, которые являются центрами действия духовных сил.
Дальнейшим этапом развития атомистики были труды М. В. Ломоносова, который заложил основы химической и физической атомистики. Ломоносов открыл закон сохранения массы вещества, вошедшего в классической химии одной из своих сторон как закон сохранения массы при химических реакциях. Этот закон дал химии правильный метод анализа химических реакций, стал основой количественного анализа. Ломоносов ввел в науку рядом с атомом понятие молекулы. Идеи Ломоносова оказали большое влияние на дальнейшее развитие физической и химической атомистики.
Идеи физической и химической атомистики были развиты в исследованиях Дж. Дальтона, И. Берцелиуса, А. М. Бутлерова, Д. И. Менделеева, Д. Максвелла, Л. Больцмана, Г. Лоренца, М. Смолуховского, М. Планка, А. Эйнштейна и других ученых. Химической атомистики опровергла представление о нематериальных флюиды и духовные атомы. Ее основные идеи вытекали из таких законов природы, как закон сохранения массы вещества, закон сохранения и превращения энергии, закон кратных отношений, периодический закон, химическая А. стала теоретическим фундаментом химии, дала возможность предсказывать результаты химических реакций, открыла путь к познанию строения атома. Она определила атом как качественно определенный объект, неделимый при химических реакциях, характеризующееся массой, спектром, определенными химическими свойствами. химической атомистики оперирует не только атомами, но и такими степенями дискретности материи, как молекула и радикал. Однако из идей химической и физической атомистики вытекало представление о материи только как о веществе, построенную из атомов и молекул постоянной массы.
Материалистические основы атомистики защищали мыслители Александр Иванович Герцен, Николай Гаврилович Чернышевский, Николай Александрович Антонович, Иван Яковлевич Франко.
В начале 19 века в Харьковском университете выдающуюся роль в материалистическом обосновании идей атомистики сыграл Тимофей Федорович Осиповский. Харьковский профессор Алексей Иванович Ходнев один из первых поставил вопрос о сложности строения атомов, о существовании генетических связей между ними.
А. М. Бутлеров создал в 1861 теорию химического строения молекул, которая объяснила гомологию и изомерию, легла в основу современной теории строения химических соединений. В 1869 Д. И. Менделеев открыл периодический закон, согласно которому свойства атомов и форм их соединений находятся в зависимости от их атомного веса. Этим был заложен фундамент современной химии и открыт путь для развития атомной физики. Значительный вклад в развитие химической атомистики сделали профессор Харьковского университета Н. Н. Бекетов и его ученики. Бутлеров и Морозов предсказали существование изотопов.
Определенный вклад в развитие идей атомистика внесла Киевская школа физиков проф. М. П. Авенариус. Д. И. Менделеев, Н. Н. Бекетов, Н. А. Умов, Н. А. Морозов и др., подчеркивая большое значение периодического закона для утверждения мысли о объективно-реальное бытие атомов, выступили против тех ученых-идеалистов, которые вслед за Махом и Оствальдом отрицали реальность атомов и молекул и твердили об «исчезновении материи» (М. Михайленко, В. Шарвин, М. Гольдштейн и др.). Это была борьба за утверждение естественно-научных основ материализма.
Обобщая достижения химической атомистики, Ф. Энгельс указывал, что она представляет естественнонаучный фундамент материализма, ибо «… дает всей науке средоточие, а исследованию – прочную основу»
Задолго до открытия радиоактивности Менделеев, Бутлеров, Бекетов, А. Г. Столетов, Условий считали, что атом неделим только в пределах химических процессов, а в действительности он – сложная планетарная система.
Конец 19 и начало 20 в. знаменуют собой период рождения современной физической атомистики. В это время было открыто электроны, явление естественной радиоактивности, зависимость массы микрочастиц от скорости их движения. Новые знания о строении материи стали противоречить существующему пониманию материи, базировалось на таких «существенным признакам» всего материального, как неделимость атомов и неизменность их массы. Поскольку было установлено, что атомы могут взаемоперетворюватись и имеют сложное строение, а масса микрочастиц меняется от условий движения, то К. Пирсон, А. Рей, А. Пуанкаре и другие заявили, что «материя исчезает», что объективность законов движения в пространстве и времени – не научное понятие, а свободное произведение человеческого разума. Возник кризис в естествознании. Суть ее заключалась в «… ломке старых законов и основных принципов, в отбрасывании объективной реальности вне сознания, т.е. в замене материализма идеализмом и агностицизмом».
Теоретический разгром «физического идеализма» осуществил В. И. Ленин. В своем труде «Материализм и эмпириокритицизм», развивая диалектический материализм, Ленин заложил философские основы современной физической атомистики. Чрезвычайно важное методологическое значение для современной физической атомистики имеет ленинское определение понятия материи: «… материя есть то, что, действуя на наши органы чувств, вызывает ощущения; материя есть объективная реальность, данная нам в ощущении …». По своему содержанию это понятие охватывает все то, что существует независимо от сознания человека, все виды материи. Ленинское понятие материи не связано, как с абсолютом, с любым конечным степенью дискретности материи. Диалектический материализм, писал В. И. Ленин, «настаивает на приблизительном, относительном характере всякого научного положения о строении материи и свойствах ее, на отсутствии абсолютных граней в природе, на превращении движущейся материи из одного состояния в другое …». Эпохальное значение работы В. И. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» для развития современной атомистики заключается в том, что она, совершив идейный разгром «физического идеализма», ликвидировала те теоретические тупики, в которые завел атомистики в идеализм, и указала основные пути ее дальнейшего развития.
В 1911-1913, обобщая данные о прохождении частиц сквозь вещество и принимая во внимание дискретную природу излучения света атомами, Э. Резерфорд и Н. Бор построили планетарную квантовую модель атома. Идея этой модели вытекала из периодического закона. В свою очередь учение Резерфорда – Бора о строении атомов объяснило физический смысл периодической системы. Было показано, что физико-химические свойства атомов и форм их соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов их ядер. Эта теория раскрыла генетические связи электронных оболочек атомов, была доказана единство прерывности и непрерывности в узловой линии мер развития атомов химических элементов.
Изучение радиоактивных рядов привело к открытию изотопов. Важным результатом анализа генетических связей изотопов под углом периодического закона было диалектическое определение понятия химического элемента. Химический элемент представляет собой совокупность атомов с одинаковым зарядом ядер, равной строением электронных оболочек, которые могут отличаться величине массы своих ядер. Итак, в физической атомистике атомные ядра и атомы рассматриваются в органической взаимосвязи, в качественных преобразованиях, в развитии от менее сложных к более сложным. Каждый атом как определенное качество является непрерывный, а как определенное количество качеств (ядро и электроны), которые своим взаимодействием образующих его, он непрерывный. Атом неделим при химических взаимодействиях, но способен к качественным преобразованиям при ядерных реакциях. Поэтому атом – единство устойчивости и изменчивости.
В 1924-27 Луи де Бройль, В. Гейзенберг, Э. Шредингер, Н. Бор, М. Борн и др. разработали нерелятивистскую квантовую механику, которая рассматривает движение микрочастиц с малыми скоростями (по сравнению со скоростью света). Если в планетарной модели Резерфорда – Бора электроны рассматривались как маленькие шарики, которые двигаются по стационарным орбитам, то в квантовой (волновой) механике микрообъекты рассматриваются в единстве корпускулярного и волнового аспектов, а движение их отображается волновым уравнением Шредингера. В ней связь между причиной и следствием может быть не однозначным, а статистического характера. Учитывая квантовый характер обмена энергией и импульсом между атомными системами, В. Гейзенберг построил в 1925 матричную (квантовую) механику. В дальнейшем оба подхода к проблеме движения элементарных частиц были объединены: Шредингер доказал эквивалентность волновой и матричной механики. Теоретические предсказания были блестяще подтверждены экспериментально. С тех пор как была доказана «двуединая», прерывисто-непрерывна, корпускулярно-волновая природа вещественных частиц, а также установлена единство противоположностей для частиц электромагнитного поля – фотонов, стало понятно, что таким формам материи, как вещество и поле, свойственная единство прерывного и непрерывного. Единство противоположностей для света была установлена после исследований, с одной стороны, наличие дифракции и интерференции света, что свидетельствовало о непрерывности света, о его волновой природе, с другой – фотоэлектрического эффекта (1898, 1905) и эффекта Комптона (1923), что свидетельствовало о характерность светлую корпускулярных свойств.
Нерелятивистской квантовой (волновая) механика раскрыла новые закономерности микроявищ, показав ограниченность классической физической атомистики, которая считала микрообъекты исключительно перервним, корпускулярными. Положение нерелятивистской квантовой механики полностью подтверждаются физическими экспериментами и современной атомной техникой. Обнаружив ограниченность классического атомизма, нерелятивистской квантовой (волновая) механика делает лишь первый шаг на пути установления связи между полем и частицей, готовит основу для нового понимания частиц. Считая вещественные микрообъекты перервним и непрерывными, она рассматривает их как неизменные, как такие, которые не переходят из одной своей качества в другое. Эту ограниченность нерелятивистской квантовой механики ликвидируют релятивистская квантовая механика и квантовая электродинамика, созданные в 1927 трудами П. Дирака, В. Гейзенберга, В. Паули, В. А. Фока. Большим достижением релятивистской квантовой механики есть объяснение существования спина электрона, предсказание существования позитрона, антипротона, антинейтрон и других античастиц. С релятивистской квантовой теории электрона и квантовой электродинамики следует вывод о преобразовании пары – электрона и позитрона – в фотон и наоборот, а также другие пар частиц и античастиц. Этот вывод позднее был подтвержден экспериментально. В 1932 к.-д. Андерсон открыл в космическом луче позитрон, в 1933 Ирен и Фредерик Жолио-Кюри экспериментально установили превращение пары – электрона и позитрона – в фотон и наоборот.
В 1955 Сегре и его группа экспериментально обнаружили антипротон, а через год А. Пиччиони и др. доказали существование антинейтрон. Современная физическая атомистика указывает на возможность существования антивещества, т.е. вещества, построенной с антиатомы и антимолекул. Вслед за открытием нейтрона и позитрона была открыта значительное количество элементарных частиц: электрически заряженных или нейтральных ?-мезонов, ?-мезонов, K-мезонов (имеющих массы, средние между массами протонов и электронов), гипероны (с массой, большей от массы нейтрона ). К элементарных частиц следует также отнести фотоны и нейтрино, которые имеют только массу движения и не имеют массы покоя. Взаемоперетворюванисть элементарных частиц материи одной в другую, подобно преобразований химических элементов, а также химические, молекулярные превращения вещества из одного качества в другое свидетельствуют об общей взаемоперетворюванисть всех видов материи и всех форм ее движения, о переходе их из одной формы в другую.
Знания о природе частиц, добытые современной физикой, блестяще подтверждают положения диалектического материализма о материальном единстве мира, о том, что материю невозможно ни создать, ни уничтожить.
Создание мощных ускорителей элементарных частиц (самый мощный из них, в 10 млрд. електроновольтив, работает в Дубне под Москвой) дало возможность пойти дальше в познании строения и свойств материи. Бомбардировка элементарных частиц, напр. нейтронов и протонов, электронами и мезонами больших энергий привело к выводу, что и эти частицы имеют сложную структуру.
Значительный вклад в развитие атомистики сделали и советские ученые, в том числе и те, которые работали или работают в Украине. Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон создали в 1932 нейтронно-протонную модель атомного ядра, принятую в современной науке. А. И. Лейпунский исследовал искусственное расщепление протонами атомных ядер лития и бора. Под руководством К. Д. Синельникова и А. К. Вальтера в Физико-техническом институте АН УССР, а также под руководством М. В. Пасечника в Институте физики АН УССР проводится исследование свойств и строения атомных ядер и элементарных частиц. Н. Н. Боголюбов обосновал дисперсионные соотношения на основе квантовой теории, выдвинул принцип микроскопической причинности, метод устранения бесконечностей на основе применения теории обобщенных функций. Эти идеи далее развиты в трудах его учеников.
Достижение нерелятивистской квантовой механики и квантовой электродинамики значительно повлияли на развитие химии и способствовали дальнейшему развитию химической атомистики. В дело теоретического и экспериментального решения проблем химической атомистики определенный вклад сделали химики, которые работали или работают в Украине (Л. В. Писаржевский, А. И. Бродский и др.).
В связи с последними открытиями в области строения и свойств материи ряд ученых в капиталистических странах попадает в объятия реакционной буржуазной философии, утверждая, в частности, что элементарные частицы не существуют объективно, что они непознаваем, что «материя исчезает», превращаясь в энергию и т.д. Эти идеалистические искажение были уличены в работах советских ученых С. И. Вавилова, Д. И. Блохинцева, Б. М. Кедрова и др.; в Украину с критикой современного енергетизму выступали М. Е. Омельяновский, А. С Жмудский и др. Ученые Украина вместе с учеными всего Советского Союза активно боролись против идеализма в современных физических теориях, показывают, что новейшие достижения естествознания в корне противоречат идеализму и подтверждают учение диалектического материализма. В. И. Ленин указывал, что изменение наших знаний о строении и свойствах материи, углубление их означает не «исчезновение материи», а исчезновение того предела, к которой была опознана материя. Новые данные, которые дает наука, расширяют наши возможности познания объективного мира, они являются опорой марксистско-ленинской философии.
Литература