Sadržaj:

Problem "nule" u delima Mendeljejeva
Problem "nule" u delima Mendeljejeva

Video: Problem "nule" u delima Mendeljejeva

Video: Problem "nule" u delima Mendeljejeva
Video: Учените СЪЖИВЯВАТ Тези Животни ОТНОВО 2024, Marš
Anonim

… Što sam više morao da razmišljam o prirodi hemijskih elemenata, to sam više odstupao kako od klasičnog koncepta primarne materije, tako i od nade da ću proučavanjem električnih i svetlosnih fenomena postići željeno razumevanje prirode elemenata, i svaki put sve hitnije i jasnije uviđao sam da je ranije ovo ili prvo potrebno steći stvarniju predstavu o "masi" i o "etru" nego sada.

D. I. Mendeljejev

U januaru 1904. Peterburški letak br. 5, povodom 70. rođendana Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva, objavio je intervju s njim. Na pitanje kojim se naučnim istraživanjima trenutno bavi, naučnik je odgovorio: "Ona su isključivo usmjerena na potvrđivanje teorije koju sam iznio u proteklih godinu dana, odnosno pokušaja hemijskog razumijevanja svjetskog etra".

Šta je to teorija o kojoj tako malo znamo?

DI Mendeljejev je završio svoj članak "Pokušaj hemijskog razumevanja svetskog etra" u oktobru 1902. i objavio ga januara 1903. u br. 1-4 "Biltena i biblioteke za samoobrazovanje". U maju 1904. godine, u pismu poznatom astronomu Simonu Newcombu, najavio je da će u bliskoj budućnosti napisati članak "o modernim idejama o složenosti hemijskih elemenata i o elektronima…"

Slika
Slika

Portret D. I. Mendeljejeva I. N. Kramskog. Godina je 1878. Ideju o "hemijskom" etru, koji je, prema DI Mendeljejevu, usko povezan s periodnim sistemom elemenata, naučnik je gajio od 1870-ih.

O složenosti hemijskih elemenata i o elektronima - ovo je razumljivo savremenom čitaocu, ali svetski eter? Sada čak i školarci znaju da je nauka napustila ovu ideju. Stoga se, vjerovatno, jedno od posljednjih djela Mendeljejeva vrlo rijetko komentariše, praktički nigdje ne spominje, a općenito ga je teško pronaći. U mnogim naučnim i obrazovnim bibliotekama u višetomnom "Djela" DI Mendeljejeva nedostaje 2. tom koji sadrži poglavlje "Pokušaj hemijskog razumijevanja svjetskog etra". Ponekad se čak stiče utisak da nekako stidljivo pokušavaju da izbrišu ovaj „radoznali“rad iz naučnikovog nasleđa. Čini se da mnogi snishodljivo misle da je veliki Mendeljejev u starosti možda prešao nivo svoje kompetencije.

Ali nemojmo prenagliti sa zaključcima. DI Mendeljejev je njegovao ovu "sramotnu" teoriju gotovo cijeli svoj stvaralački život. Dvije godine nakon otkrića periodnog sistema (Mendeljejev još nije imao 40 godina) na otisku iz "Osnova hemije" njegovom rukom, u blizini simbola vodonika, napravljen je natpis koji se može dešifrirati na sljedeći način: " Eter je najlakši od svih, milione puta." Očigledno, "etar" se Mendeljejevu činio najlakšim hemijskim elementom.

„Još od 70-ih godina uporno mi se postavlja pitanje: šta je etar u hemijskom smislu? Usko je povezan sa periodičnim sistemom elemenata, i bio je uzbuđen zbog toga u meni, ali tek sada se usuđujem da pričam o tome."

Dakle, hemijski element etra - element etra - atomičnost etra - diskretnost etra. Ovo nije eter koji je moderna fizika odbacila kao nepotrebnu štaku. Otvorimo rječnik:

"Eter (grč. Aither - hipotetički materijalni medij koji ispunjava prostor)… U klasičnoj fizici, etar je shvaćen kao homogeni, mehanički, elastični medij koji ispunjava apsolutni Njutnov prostor" (Filozofski rečnik / ur. M. M. Rosenthal. - M., 1975.).

U klasičnoj definiciji etra, naglasak je na homogenosti ili kontinuitetu. Etar, o kojem govori Mendeljejev, sastoji se od elemenata, atomski je, nehomogen, diskretan je i diskretan. Ima strukturu.

Interes Dmitrija Ivanoviča za problem etra 1870-ih usko je povezan sa periodičnim sistemom („to me je uzbudilo u meni“) i kasnijim radom na proučavanju gasova. “U početku sam također vjerovao da je etar zbir najrazrijeđenijih plinova u graničnom stanju. Eksperimente sam provodio pri niskim pritiscima - da bih dobio naznake odgovora."

Slika
Slika

Ali ovi radovi ga nisu zadovoljili: „… ideja o svjetskom etru kao krajnjem razrjeđivanju para i plinova ne izdržava ni prve napade promišljenosti - zbog činjenice da se eter ne može zamisliti drugačije nego kao supstancija, koja prodire u sve i svuda; Ovo nije tipično za pare i gasove”.

Detaljan razvoj "hemijskog koncepta svetskog etra" započeo je otkrićem inertnih gasova. DI Mendeljejev je predvideo mnoge nove elemente, ali inertni gasovi su čak i za njega bili neočekivani. Nije odmah prihvatio ovo otkriće, ne bez unutrašnje borbe, i nije se slagao sa većinom hemičara oko lokacije inertnih gasova u periodičnom sistemu. Gdje bi se trebali nalaziti? Savremeni hemičari će bez oklijevanja reći: naravno, u VIII grupi. A Mendeljejev je kategorički insistirao na postojanju nulte grupe. Inertni gasovi su toliko različiti od drugih elemenata da su imali mesto negde sa strane sistema. Činilo se, kakva će razlika biti na desnoj (VIII grupa) ili lijevoj (nulta grupa) ivici. Čini nam se potpuno neprincipijelno, posebno za ona vremena kada nisu poznavali elektronsku strukturu atoma, iako se i sada samo zavaravamo da znamo. Mendeljejev je mislio drugačije. Stavljanje inertnih gasova na desnu stranu znači dobijanje čitavog niza praznina između vodonika i helijuma. Bio je izazov tražiti nove elemente između vodonika i helijuma! Možda postoji halogen lakši od fluora (Mendeljejev je priznao vjerovatnoću postojanja takvog halogena, pod pretpostavkom da je helijum zaista u grupi VIII) ili drugi laki elementi između vodonika i helijuma? Nema ih, pa je mesto inertnih gasova levo, u nultoj grupi! Štaviše, vjerovatnije je da će njihova valencija biti nula od VIII. A kvantitativni omjer atomskih težina nedvosmisleno ukazuje na poziciju inertnih plinova lijevo, na početku svakog reda.

„Ova pozicija analoga argona u nultoj grupi je striktno logična posledica razumevanja periodičnog zakona“, tvrdi DI Mendeljejev.

Slika
Slika

Na prijedlog Williama Ramsaya, Mendeljejev uključuje nultu grupu u periodni sistem, ostavljajući mjesta za elemente lakše od vodonika.

Postaje jasno zašto je Dmitrij Ivanovič insistirao na postojanju nulte grupe; razumljivo je njegovo spominjanje hipotetičkog halogena lakšeg od fluora; stoga je čak i razumljiva njegova potraga za elementom lakšim od vodonika, o čijem postojanju je dugo razmišljao: "Nikad mi nije palo na pamet da jedan broj elemenata treba da počne sa vodonikom." "Oduzeti vodiku prvobitnu poziciju, koju je dugo zauzimao, i natjerati ga da čeka elemente sa još manjom od vodonika, težine atoma, u koju sam oduvijek vjerovao" - ovo su najdublje misli naučnika., koje je krio dok periodični zakon konačno nije bio odobren. “Imao sam misli da su se prije vodonika mogli očekivati elementi atomske težine manje od 1, ali nisam se usudio da se izrazim u tom smislu zbog proricanja pretpostavke, a posebno zato što sam tada pazio da ne pokvariti utisak o predloženom novom sistemu, ako će njegov izgled biti popraćen takvim pretpostavkama kao o najlakšim elementima od vodonika."

Upravo u sistemu sa nultom grupom koji je branio, a koji je prvi predložio belgijski naučnik Leo Herrera 1900. godine na sastanku Belgijske kraljevske akademije nauka (Academie royale de Belgique), vodonik možda nije prvi, pošto se ispred njega neizbežno pojavljuje slobodan prostor za ultralaki element - možda je ovo "eterski element"?

„Sada, kada se počelo ne sumnjati da ispred grupe I, u koju treba staviti vodonik, postoji nulta grupa, čiji predstavnici imaju atomsku težinu manju od onih elemenata grupe I, čini mi se nemogućim negirati postojanje elemenata lakših od vodonika “, napisao je Dmitrij Ivanovič.

U zakonu koji je otkrio, Mendeljejev pokušava sa fizičke tačke gledišta da shvati prirodu mase kao glavne karakteristike materije. Otkrivajući fizičke osnove gravitacije (o tome koliko je truda i vremena posvetio ovom problemu, takođe malo znamo), usko vezane za koncept svjetskog etra kao „prenosnog“medija, traži najlakši element. Međutim, rezultati eksperimenata iz 1870-ih, koji su se svodili na dokazivanje da je "etar zbir najrjeđih plinova", nisu zadovoljili Mendeljejeva. Neko vrijeme je prekinuo istraživanje u ovom smjeru, nije nigdje pisao, ali ih, očigledno, nikada nije zaboravio.

Na kraju svog života, u potrazi za odgovorima na pitanja o dubinskim svojstvima materije, ponovo se okreće „svetskom etru“, uz pomoć kojeg pokušava da pronikne u prirodu osnovnog koncepta prirodne nauke u 19. vijeka (pa i 20., pa i 21. vijeka) - mase, kao i da daju objašnjenja za nova otkrića i prije svega radioaktivnost. Glavna ideja Mendeljejeva je sljedeća: „Pravo razumijevanje etra ne može se postići ignorisanjem njegove hemije i ne smatrajući ga elementarnom supstancom; elementarne supstance su sada nezamislive bez podređenosti njihove periodične legitimnosti." Opisujući svjetski eter, Mendeljejev ga smatra, „prvo, najlakšim od svih elemenata, kako po gustoći tako i po atomskoj težini, kao drugo, najbržim plinom koji se kreće, i treće, najmanje sposobnim da se formira s bilo kojim drugim atomima ili česticama određene snage. spojevi i, četvrto, element koji je svuda rasprostranjen i sveprožimajući."

Težina atoma ovog hipotetičkog elementa X, prema Mendeljejevljevim proračunima, može se kretati od 5,3 × 10-11 do 9,6 × 10-7 (ako je atomska težina H 1). Da bi procijenio masu hipotetičkog elementa, on se oslanja na znanje iz područja mehanike i astronomije. Element X je dobio svoje mjesto u periodnom sistemu u nultom periodu nulte grupe, kao najlakši analog inertnih plinova. (Mendeljejev naziva ovaj element "njutonijum".) Osim toga, Dmitrij Ivanovič je priznao postojanje još jednog elementa lakšeg od vodonika - elementa Y, koronijuma (verovatno su linije koronija zabeležene u spektru solarne korone tokom pomračenja Sunce 1869; otkriće helijuma na Zemlji dalo je osnovu da se postojanje ovog elementa smatra stvarnim). Istovremeno, Mendeljejev je više puta naglašavao hipotetičku prirodu elemenata X i Y i nije ih uključio u tabele elemenata 7. i 8. izdanja Osnova hemije.

Naučna zahtevnost i odgovornost u delima Mendeljejeva ne zahtevaju komentare. Ali, kao što vidimo, ako je to zahtijevala logika potrage, on je hrabro iznio najneobičnije hipoteze. Sva predviđanja koje je napravio na osnovu periodičnog zakona (postojanje 12 elemenata nepoznatih u to vrijeme, kao i korekcija atomskih masa elemenata), bila su briljantno potvrđena.

“Kada sam primijenio periodični zakon na analoge bora, aluminijuma i silicijuma, bio sam 33 godine mlađi, bio sam potpuno uvjeren da prije ili kasnije ono što je predviđeno mora biti opravdano, jer mi je sve bilo jasno vidljivo. Izgovor je došao prije nego što sam se mogao nadati. Tada nisam rizikovao, sada rizikujem. Potrebna je odlučnost. Došlo je kada sam video radioaktivne pojave… i kada sam shvatio da više ne mogu da odgađam i da će možda moje nesavršene misli nekoga odvesti na ispravniji put od mogućeg, što se čini mojoj oslabljenoj viziji.

Dakle, da li je ovo prva velika greška, možda čak i duboka zabluda velikog naučnika, kako mnogi sada veruju, ili samo žalosno nerazumevanje genija od strane njegovih nesposobnih učenika?

Početkom 20. veka ne samo Mendeljejev, već i mnogi fizičari i hemičari verovali su u postojanje "etra". Međutim, nakon što je Albert Ajnštajn stvorio specijalnu i opštu teoriju relativnosti, ovo verovanje je počelo da bledi. Općenito je prihvaćeno da do 1930-ih problem "etra" više nije postojao, a pitanje elemenata lakših od vodonika nestalo je samo od sebe. Ali, opet, problem klasičnog etera, homogenog etra je nestao, ali strukturni eter (Mendeljejev eter) je sasvim živ, samo što se sada zove strukturni vakuum ili fizički vakum Diraca. Dakle, pitanje je samo u terminologiji.

Vratimo se elementima lakšim od vodonika. Svaki kemičar zna homologne serije i kako se ponašaju njihovi prvi članovi, posebno prvi. Prvi je uvijek poseban. Uvek se snažno izdvaja iz opšteg niza. Vodonik se nalazi u I i VII grupi (donekle je sličan i alkalnim metalima i halogenima u isto vreme). Dakle, vodonik nije kao prvi… U potrazi za stvarnim elementima nultog perioda, nalazimo se u potpuno drugom svijetu, a čini se da je to svijet elementarnih čestica.

Razumijevanje hemije kao nauke o kvalitativnim promjenama, prema mnogim istraživačima, najjasnije se manifestira u periodnom sistemu, a na samom početku sistema jednostavno je zasljepljujuće sjajan. “Najčešća jednostavna tijela u prirodi imaju malu atomsku težinu, a svi elementi s malom atomskom težinom odlikuju se oštrinom svojstava. Dakle, oni su tipični elementi“, a kako se neko približava „nultoj tački“, trebalo bi da dođe do fantastičnih“oštrih „kvalitativnih skokova, što proizilazi iz njegove singularne prirode, budući da“… ovde nije samo ivica sistema, već također tipični elementi, pa stoga možemo očekivati originalnost i posebnosti."

Često govorimo o fundamentalnoj prirodi periodičnog zakona, ali izgleda da to baš i ne razumijemo. Ponovimo Mendeljejeva: "Suština koncepata koji uzrokuju periodični zakon leži u opštem fizičko-hemijskom principu korespondencije, transformabilnosti i ekvivalencije sila prirode."

Slika
Slika

Zapis koji je napravio DI Mendeljejev na stranici sa periodnim sistemom iz 1871. godine u njegovom udžbeniku "Osnovi hemije" 1871. godine, pohranjenom u arhivi naučnika: "Etar je najlakši od svih, milion puta."

U zaključku bih citirao riječi Dmitrija Ivanoviča:

„Na svoj daleko od potpunosti pokušaj da razumijem prirodu svjetskog etra gledam sa stvarno hemijske tačke gledišta, ne više od izraza zbira utisaka akumuliranih u meni, bježeći isključivo iz razloga što ne želim misli inspirisane stvarnošću da nestanu. Vjerovatno su se slične misli javljale mnogima, ali dok se ne izreku, one lako i često nestaju i ne razvijaju se, ne povlače za sobom postupno nagomilavanje sigurnosti, koja jedino ostaje. Ako sadrže barem dio prirodne istine koju svi tražimo, moj pokušaj nije uzaludan, bit će razrađen, dopunjen i ispravljen, a ako je moja misao neispravna u svojim temeljima, svom izlaganju, nakon jednog ili druga vrsta pobijanja, spriječit će druge da ponove. Ne znam za drugi način za polagano, ali postojano kretanje naprijed."

FIZIČKI VAKUUM - u savremenom pogledu, osnovno stanje kvantizovanih polja, neka vrsta medija sa nultim električnim nabojem, impulsom, ugaonim momentom i drugim kvantnim brojevima. Polja imaju minimalnu energiju, ali su podložna fluktuacijama velike amplitude. Pojava kvantnih ideja dovela je do stvaranja univerzalne slike jedne strukture materije. Umjesto polja i čestica klasične fizike, oni sada razmatraju pojedinačne fizičke objekte - kvantna polja u četverodimenzionalnom prostor-vremenu, po jedno za svako "klasično" polje (električno, magnetsko, itd.) i za svaku vrstu čestica. Na primjer, Diracov vakuum je polje čestica sa spinom ½ (elektroni, pozitroni, mioni, kvarkovi, itd.). Svaka pojedinačna interakcija čestica ili polja rezultat je razmjene kvanta ovih polja u nekoj tački prostor-vremena. Sa nekih tačaka gledišta, fizički vakuum manifestuje svojstva materijalnog okruženja, dajući razlog da se smatra "modernim eterom".

D. Mendeljejev. Pokušaj hemijskog razumijevanja etra. 1905.pdf Osnovi hemije. Prvi dio. 1949. Mendeljejev D. I.djvu Osnove hemije. Drugi dio. 1949. Mendeljejev D. I.djvu Članci na temu:

Život i razvoj D. I. Mendeljejeva - nepoznate činjenice

Ko je i zašto sakrio etar iz periodnog sistema? Jedno od mišljenja

Mendeljejev: borac protiv naftnih oligarha i pristalica teorije etra

Preporučuje se: