Юрий Чирков - Охота за кварками

В августе (24 и 25) 1624 года французскими учеными в Париже был назначен публичный диспут с целью опровергнуть Аристотеля. Четырнадцатый тезис программы провозглашал атомистическую концепцию. В программе говорилось также, что Аристотель по невежеству или, что еще вероятнее, по недобросовестности высмеял учение, по которому материя состоит из атомов... Руководители диспута обещали защищать этот тезис с крайней решимостью и неустрашимостью. Слово "неустрашимость" не было пустой риторикой или научным кокетством: в момент открытия диспута один из его устроителей, де Клав, был арестован, а другому, Виллону, удалось скрыться. Карающая десница действовала.

Парламент постановил: запретить диспут; торжественно и публично изорвать объявленные тезисы; всех зачинщиков этого дела выслать в 24 часа из Парижа с запрещением въезда в Парижский округ; запретить преподавание изложенных в тезисах взглядов, содержащих полемику со старыми и общепризнанными авторитетами, во всех французских университетах. Конец указа был крайне суров: всякому, кто устнс или печатно осмелился бы выступить с такой полемикой, грозила смертная казнь.

Так, авторитет Аристотеля (а ведь его можно по праву считать одним из отцов науки!) был приравнен к авторитету Евангелия!

Дальтон

Истинное возрождение атомистики началось в начале XIX века. В 1802 году английский физик (изучая газовые смеси, он открыл закон парциального давления газов, 1801 год) и химик Д. Дальтон (1766-1844) нашел, что основные факты химии получили бы лучшее объяснение, если считать, что каждый химический элемент можно представить себе в виде мельчайших, далее неделимых частиц. Каждому элементу, полагал Д. Дальтон, соответствует свой тип частиц, а их всевозможные комбинации и образуют все изучаемые химией вещества.

Повторяя Демокрита, Д. Дальтон назвал эти частицы атомами.

Многие факты научной карьеры и научных достижений Д. Дальтона, несомненно, обусловлены особенностями его биографии и его личными свойствами.

Сын бедного ткача, он вынужден был ограничиться самообразованием, хотя и стал в 1822 году членом Лондонского королевского общества, а средства к жизни находил, давая частные уроки по химии и математике. Все это не могло не способствовать самостоятельности и независимости научных суждений Д. Дальтона.

Играло здесь, видно, роль и то, что был он из семьи квакеров. Эта религиозная секта трясунов (английское слово quakers буквально означает "трясущиеся") отвергала официальную церковь и ее каноны. Челсвек, считали къакеры, без посторонней помощи и посредников сам может вступить в непосредственный контакт с всевышним.

Особенностью Д. Дальтона было еще и то, что он первым описал цветовую слепоту (дальтонизм, дефект зрения у людей, заключающийся ь смешении красных цветов с зелеными и синих - с фиолетовыми и пурпурными). И одновременно сам же страдал этим недостатком.

Злые языки утверждали по этому поводу, что цветовая слепота Д. Дальтона очень мешала ему при проведении химических опытов: ведь химик должен быть способен следить за цветовыми изменениями в ходе химических реакций. Злословили: это-де и является одной из причин, почему Д. Дальтон был довольно неуклюжим и неряшливым экспериментатором.

Однако оставим эти замечания на совести дотошных биографов. Вопреки своим недостаткам - а может быть, благодаря им - этот учитель из Манчестера в 1808 году стал автором первого тома капитальнейшего труда "Новая система химической философии" (третий том вышел в 1827 году), где был всесторонне обоснован атомизм химических превращений.

В этом труде Д. Дальтон ввел и свою систему химических обозначений.

Химики древнего мира и средних веков для обозначения веществ использовали в основном символы. Так, когда-то семь главных металлов изображали астрономическими знаками семи небесных сретил: Солнце (золото), Лупа (серебро), Юпитер (олово) и так далее.

Д. Дальтон предложил обозначать атомы химических элементов кружками, внутри которых помещались точки, черточки, начальные буквы английских названий металлов. К примеру, водород был обозначен как кружок с точкой внутри - 0, кислород - пустой кружок О азот - (+ , углерод - ф... Эта нотация в дальнейшем не прижилась, позднее атомы элементов стали обозначать начальными буквами их латинских и греческих названий.

Атомистические взгляды позволили Д. Дальтону рассчитать атомные веса различных элементов (за единицу он взял легчайший атом водорода). Однако ученый при этом ошибочно руководствовался "законом наибольшей простоты": атомы элементов, полагал Д. Дальтон, должны вступать в соединения между собой в простейших отношениях. Поэтому известная школьникам химическая формула молекулы воды Н20 по Д. Дальтону имела вид О Т - Молекула аммиака - QO (вместо верной формулы КН3). (Хотя Д. Дальтон уже умел отличить окись углерода СО, он обозначал ее Оф, от углекислого газа со2-ООФ).

Д. Дальтон вернул атомистике ее заслуженное место в науке. Взгляды ученого, хотя и не сразу, нашли понимание и признание. Немудрено, что сам он был атомистом до мозга костей (демокритнее Демокрита!). Для него, по свидетельству одного из биографов, атомы - ученый представлял их в виде упругих шариков - были такой же реальностью, как если бы он видел их наяву собственными глазами, трогал руками. "В своем воображении, - пишет биограф, - он видел в воздухе атомы кислорода, азота и водяного пара. Он рисовал их на бумаге..."

Неделимое - делимо!

Атомистика торжествовала. Многообразный мир оказался сработанным примерно из сотни типовых блоков - атомов, или элементов. Однако в самом конце прошлого века, как бы издеваясь над успехами атомной теории, была открыта еще одна частица. Для нее в таблице Менделеева отдельного места уже не нашлось!

Приблизительно к 70-м годам прошлого века среди физиков все более крепло убеждение в том, что точно так же как все вещества составлены из крошек атомов, так и поток электричества должен быть сформирован из очень малых дискретных порций - элементарных зарядов.

К открытию электрона - а именно о нем пойдет дальше речь - причастны многие выдающиеся ученые, но последнюю точку в этом деле поставил английский физик, член Лондонского королевского общества Дж. Томсон (1856-1940).

Объектом изучения для Дж. Томсона стали катодные лучи. Они возникают при прохождении электрического разряда через сильно разреженные газы. Какова природа лучей? Ученые долго бились над этим. Много лет исследованию этого явления посвятил и английский физик У. Крукс (1832-1919). Он обнаружил: эти лучи искривляют свой путь в магнитном поле; их отталкивают отрицательно заряженные тела; распространение этих лучей прямолинейно; если на пути лучей поставить какой-либо объект, то за ним довольно отчетливо наблюдается тень...