Какие эксперименты подтверждают атомную теорию?

Я бы сказал, что одним из экспериментов, демонстрирующих атомарную природу вещей, является наблюдение за броуновским движением . Но не сам эксперимент убеждает в том, что вещи состоят из атомов, а скорее его теоретическое объяснение, данное Эйнштейном в одной из его статей 1905 года (на самом деле работа Эйнштейна для его докторской диссертации была посвящена атомной теории, и есть несколько публикаций в период 1903-1905 гг.). Конечно, есть и наблюдение Рэлея, вычислившего число Авогадро по расстоянию, с которого он мог разглядеть фигуру горы Эверест, предполагая, что свет рассеивается атомами и поэтому далекие объекты выглядят нечеткими (1,2). Также эксперименты по рассеянию продемонстрировали атомную природу вещей.

(1) Рэлей, О передаче света через атмосферу, содержащую мелкие частицы во взвешенном состоянии, в научных статьях лорда Рэлея, том. 4, стр. 247–405, Нью-Йорк: Довер, 1899/1964.

(2) P. Pesic, Eur. Дж. Физ. 26, 183 (2005) .

(3) Паттерсон, Г. Жан Перрен и триумф атомной доктрины (2007) Endeavour, 31 (2), стр. 50-53 .

Однажды я слышал, как Уленбек читал лекцию об этом старшеклассникам во время рождественских каникул в Университете Рокфеллера. много лет назад. Он привел опубликованный аргумент, который он приписал Эйнштейну примерно в 1905 году (кажется), который заключался в том, что атомы реальны, если вы можете посчитать их количество на моль (число Авогадро) многими различными независимыми способами, и вы всегда получаете более или менее одно и то же. отвечать. Таким образом, броуновское движение, газовый закон, подсчет с помощью атомно-силового микроскопа, дифракция рентгеновских лучей, расплывающаяся масляная пленка и многие другие возможности будут считаться поддоводами к основному аргументу, т. е. тому, что атомы реальны. Если кто-то знает ссылку (ы), я был бы признателен им.

В то время это был животрепещущий вопрос. Например, Мах, умерший в 1916 г., по-видимому, был атомным скептиком.

Никакие эксперименты не подтверждают никакую теорию. Эксперименты могут только опровергнуть теории.

История атомов определенно переплетается с квантовой механикой. Есть много особенностей квантовой теории, которые делают очевидной атомную природу нашего мира. Но здесь я хотел бы констатировать более ранний результат.

Открытие электрона Томсоном в 1897 году показало не только существование атомов, но и то, что они имеют субструктуру.

Я думаю, что замечания, сделанные по поводу теоретического объяснения Эйнштейном наблюдаемого броуновского движения и наблюдаемых экспериментов Перрина над ним, вполне обоснованы. Но, возможно, можно было бы возразить, что на самом деле силы, действующие на пыльцу, были созданы молекулами... не атомами... и, возможно, можно было бы возразить, что это нечто большее, чем придирки: это доказывало реальность вещей, которые были слишком малы. можно увидеть в масштабе атомов, но атомная теория — это нечто большее.

Эксперименты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц также сыграли важную роль, помимо того, что они дали представление об атомной структуре (хотя в ОП она называется субатомной, что верно). Комбинация Резерфорда, Рэлея, Эйнштейна-Перрина и эксперимента Милликена с каплей масла может быть лучшей экспериментальной проверкой атомной теории. В конце концов, вся теория нуждается в нескольких подкрепляющих экспериментах с самыми разными явлениями, чтобы действительно подтвердить ее, и на это также указал Эйнштейн, как цитируется в ответе г-на Голдберга.

Ответ на этот вопрос требует некоторого понимания продолжающихся споров в философии науки. Онтология относится к существованию объектов и эффектов, а эпистемология относится к человеческому знанию — как мы можем узнать о существовании объектов и эффектов. Для ненаблюдаемых объектов и эффектов почти по определению могут быть ТОЛЬКО косвенные доказательства их существования (например, броуновское движение для молекул). «Реалистические» философии науки утверждают, что таких косвенных свидетельств достаточно, чтобы мы могли (прагматически) вывести существование ненаблюдаемых объектов. «Эмпирические» философии говорят, что наука не зависит от существования или несуществования ненаблюдаемых вещей. Согласно этим эмпирическим философиям, вопрос о том, «существуют ли атомы», никогда не может быть решен.

Философия науки под названием «Критический реализм», разработанная Бхаскаром Роем, предлагает существенную ясность в отношении того, какое значение имеет философия для рассматриваемого вопроса, который необходимо разложить на два разных вопроса. Онтологический вопрос «Существуют ли атомы (как часть внешней реальности)?» будет иметь один и тот же ответ независимо от того, есть ли вокруг люди, чтобы задать этот вопрос. Эпистемологический вопрос заключается в следующем: как мы можем узнать о существовании атомов (тем более, что они ненаблюдаемы нашими пятью чувствами)? Ответ теперь зависит от наших человеческих чувств, опыта, логики, теорий и т. д., а не только от внешней реальности. Важнейшее различие между «определенными знаниями» и «неопределенными знаниями». Если мы спросим: «Можем ли мы быть уверены, что атомы существуют?», ответ должен быть НЕТ. Атомы — это теория внешней реальности, которая дает объяснение разнообразному набору явлений. Это дает убедительные косвенные доказательства их существования. Тем не менее всегда возможно, что завтра появится другая теория, которая сможет объяснить все эти явления. Например, если теория струн верна, то то, что кажется атомом, на самом деле является чем-то другим, проявляющимся как атом в тех масштабах, которые мы можем наблюдать. Могут быть верны даже более радикальные теории, которые вообще обходятся без материи. тогда то, что кажется атомом, на самом деле является чем-то другим, проявляющимся как атом в тех масштабах, которые мы можем наблюдать. Могут быть верны даже более радикальные теории, которые вообще обходятся без материи. тогда то, что кажется атомом, на самом деле является чем-то другим, проявляющимся как атом в тех масштабах, которые мы можем наблюдать. Могут быть верны даже более радикальные теории, которые вообще обходятся без материи.

Одна философская школа считает, что знание должно быть достоверным. Если мы примем это, то никогда не сможем узнать, что атомы существуют. С другой стороны, философы-прагматики допускают некоторую неопределенность в знании. С прагматической точки зрения, на данный момент существование атомов кажется лучшей гипотезой, которая позволяет нам объяснить множество явлений и согласуется со многими другими общепринятыми теориями — эта согласованность также предоставляет дополнительные косвенные доказательства существование.