"Nulli" probleem Mendelejevi töödes

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

… Mida rohkem pidin mõtlema keemiliste elementide olemusele, seda enam kaldusin kõrvale nii klassikalisest primaarse aine mõistest kui ka lootusest saavutada elektri- ja valgusnähtuste uurimisega soovitud arusaam elementide olemusest, ja iga kord tungivamalt ja selgemalt mõistsin, et varem on vaja saada "massist" ja "eetrist" reaalsem ettekujutus kui praegu.

D. I. Mendelejev

Jaanuaris 1904 avaldas Peterburi lendleht nr 5 Dmitri Ivanovitš Mendelejevi 70. sünniaastapäeva puhul temaga intervjuu. Küsimusele, milliste teadusuuringutega ta praegu tegeleb, vastas teadlane: "Nende eesmärk on eranditult kinnitada teooriat, mille ma eelmisel aastal esitasin, või õigemini katseid maailma eetri keemilisest mõistmisest."

Mis on see teooria, millest me nii vähe teame?

DI Mendelejev lõpetas artikli "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" 1902. aasta oktoobris ja avaldas selle 1903. aasta jaanuaris ajakirjas "Bülletään ja enesekasvatuse raamatukogu" nr 1-4. 1904. aasta mais teatas ta kuulsale astronoomile Simon Newcombile saadetud kirjas, et kavatseb lähitulevikus kirjutada artikli "kaasaegsete ideede kohta keemiliste elementide keerukuse ja elektronide kohta …"

I. N. Kramskoi D. I. Mendelejevi portree. Aasta on 1878. "Keemilise" eetri ideed, mis DI Mendelejevi sõnul on tihedalt seotud elementide perioodilise tabeliga, on teadlane arendanud alates 1870. aastatest.

Keemiliste elementide keerukusest ja elektronidest – see on tänapäeva lugejale arusaadav, aga maailmaeeter? Nüüd teavad isegi koolilapsed, et teadus on selle idee hüljanud. Seetõttu arvatavasti kommenteeritakse Mendelejevi üht viimast teost väga harva, praktiliselt ei mainita kuskil ja seda on üldiselt raske leida. Paljudes teadus- ja haridusraamatukogudes DI Mendelejevi mitmeköitelisest "Teostest" puudub 2. köide, mis sisaldab peatükki "Maailma eetri keemilise mõistmise katse". Mõnikord jääb isegi mulje, et nad üritavad seda "uudishimulikku" tööd teadlase pärandist kuidagi häbematult kustutada. Tundub, et paljud arvavad alandlikult, et suur Mendelejev võis vanas eas ületada oma kompetentsi.

Kuid ärgem tehkem ennatlikke järeldusi. DI Mendelejev kasvatas seda "piinlikku" teooriat peaaegu kogu oma loomingulise elu. Kaks aastat pärast perioodilise süsteemi avastamist (Mendelejev polnud veel 40-aastane) oma käega "Keemia põhialuste" jäljendile tehti vesiniku sümboli lähedal silt, mida saab dešifreerida järgmiselt: " Eeter on miljoneid kordi kõige kergem." Ilmselt tundus "eeter" Mendelejevile kõige kergema keemilise elemendina.

“Alates 70ndatest on minus püsivalt kinni jäänud küsimus: mis on eeter keemilises mõttes? See on tihedalt seotud elementide perioodilise süsteemiga ja oli sellest minus põnevil, kuid alles nüüd julgen sellest rääkida.

Niisiis, eetri keemiline element - eetri element - eetri aatomilisus - eetri diskreetsus. See ei ole eeter, mille kaasaegne füüsika on tarbetu karguna kõrvale heitnud. Avame sõnastiku:

"Eeter (kreeka keeles Aither – hüpoteetiline materjalikeskkond, mis täidab ruumi) … Klassikalises füüsikas mõisteti eetrit homogeense, mehaanilise, elastse, absoluutset Newtoni ruumi täitva keskkonnana" (Filosoofiline sõnaraamat / Toim. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Eetri klassikalises definitsioonis on rõhk homogeensusel või järjepidevusel. Eeter, millest Mendelejev räägib, koosneb elementidest, see on aatomiline, ebahomogeenne, katkendlik ja diskreetne. Sellel on struktuur.

Dmitri Ivanovitši huvi eetriprobleemi vastu 1870. aastatel on tihedalt seotud perioodilisuse süsteemiga (“see oli see, mis mind erutas”) ja sellele järgnenud tööga gaaside uurimisel. Algul uskusin ka, et eeter on piiravas olekus kõige haruldasemate gaaside summa. Katsed tegin mina madalal rõhul – vastuse saamiseks vihjeid.

Kuid need teosed ei rahuldanud teda: … idee maailmaeetrist kui aurude ja gaaside ülimast haruldasest ei pea vastu isegi esimestele läbimõtlemishoogudele - kuna eetrit ei saa ette kujutada teisiti kui ainena, tungides kõike ja kõikjale; See pole aurude ja gaaside puhul tüüpiline.

"Maailma eetri keemilise kontseptsiooni" üksikasjalik väljatöötamine algas inertgaaside avastamisega. DI Mendelejev ennustas palju uusi elemente, kuid inertgaasid olid ootamatud isegi tema jaoks. Ta ei võtnud seda avastust kohe omaks, ilma sisemise võitluseta, ja ei nõustunud enamiku keemikutega inertgaaside asukoha osas perioodilises süsteemis. Kus need asuma peaksid? Kaasaegsed keemikud ütlevad kõhklemata: loomulikult VIII rühmas. Ja Mendelejev nõudis kategooriliselt nullrühma olemasolu. Inertgaasid erinevad teistest elementidest nii palju, et neil oli koht kuskil süsteemi küljel. Näis, mis vahet on, kas paremas (VIII rühm) või vasakpoolses (nullrühm) servas need on. Meile tundub see täiesti põhimõttetu, eriti nende aegade kohta, mil nad ei teadnud aatomite elektroonilist ehitust, kuigi isegi praegu me ainult petame ennast, et teame. Mendelejev arvas teisiti. Inertgaaside asetamine paremale tähendab terve rea tühimike tekitamist vesiniku ja heeliumi vahele. See oli väljakutse otsida uusi elemente vesiniku ja heeliumi vahel! Võib-olla on vesiniku ja heeliumi vahel kergem halogeen (Mendelejev tunnistas sellise halogeeni olemasolu tõenäosust, eeldades, et heelium on tõesti VIII rühmas) või muud kerged elemendid? Neid seal pole, seega on inertgaaside koht vasakul, nullrühmas! Veelgi enam, nende valentsus on tõenäolisemalt null kui VIII. Ja aatommasside kvantitatiivne suhe näitab ühemõtteliselt inertgaaside asukohta vasakul, iga rea alguses.

"See argooni analoogide asukoht nullrühmas on perioodilise seaduse mõistmise rangelt loogiline tagajärg," kinnitas DI Mendelejev.

William Ramsay ettepanekul lisab Mendelejev perioodilisustabelisse nullrühma, jättes ruumi vesinikust kergematele elementidele.

Saab selgeks, miks Dmitri Ivanovitš nõudis nullrühma olemasolu, tema mainimised hüpoteetilisest fluorist kergemast halogeenist on arusaadavad; seega on tema otsimine vesinikust kergema elemendi järele isegi mõistetav, mille olemasolule ta oli kaua mõelnud: "Mulle ei tulnud pähegi, et mitmed elemendid peaksid algama vesinikust." "Et võtta vesinik ilma algpositsioonist, mille ta on pikka aega hõivanud, ja panna see ootama elemente, mille kaal on veelgi väiksem kui vesinikul, millesse ma olen alati uskunud" - need on teadlase sisimad mõtted., mida ta varjas kuni perioodilise seaduse lõpuks ei kinnitata. “Mul oli mõtteid, et vesinikust varem võiks oodata elemente, mille aatommass on alla 1, kuid ma ei julgenud end selles mõttes väljendada oletuse ennustamise tõttu ja eriti seetõttu, et siis olin ettevaatlik, et mitte. rikkuda muljet kavandatavast uuest süsteemist, kui selle välimusega kaasnevad sellised oletused nagu vesinikust kõige kergemate elementide kohta.

Täpselt tema kaitstud nullrühmaga süsteemis, mille pakkus esmakordselt välja Belgia teadlane Leo Herrera 1900. aastal Belgia Kuningliku Teaduste Akadeemia (Academie royale de Belgique) koosolekul, ei pruugi vesinik olla esimene, kuna selle ette tekib paratamatult vaba ruumi ülikerge elemendi jaoks - äkki on see "eetri element"?

Nüüd, kui ei olnud vähimatki kahtlust, et enne I rühma, kuhu tuleks paigutada vesinik, on nullrühm, mille esindajate aatomkaal on väiksem kui I rühma elementidel, tundub mulle võimatu. eitada vesinikust kergemate elementide olemasolu,”kirjutas Dmitri Ivanovitš.

Mendelejev püüab enda avastatud seaduses mõista massi kui mateeria põhiomaduse olemust füüsikalisest vaatenurgast. Selgitades välja gravitatsiooni füüsilised alused (kui palju vaeva ja aega ta sellele probleemile pühendas, teame samuti vähe), mis on tihedalt seotud maailmaeetri kui "edastava" meediumi kontseptsiooniga, otsib ta kõige kergemat elementi. Kuid 1870. aastate katsete tulemused, mis taandusid tõestamisele, et "eeter on haruldasemate gaaside summa", Mendelejevit ei rahuldanud. Mõnda aega lõpetas ta sellesuunalise uurimistöö, ei kirjutanud kuhugi, kuid ilmselt ei unustanud neid kunagi.

Oma elu lõpus pöördub ta mateeria süvaomadusi puudutavatele küsimustele vastuseid otsides taas "maailmaeetri" poole, mille abil püüab tungida loodusteaduse põhikontseptsiooni olemusse. 19. sajand (ja isegi 20. ja isegi 21. sajand) - massid, samuti anda selgitusi uutele avastustele ja ennekõike radioaktiivsusele. Mendelejevi põhiidee on järgmine: "Eetri tõelist mõistmist ei saa saavutada, kui ignoreerida selle keemiat ja mitte pidada seda elementaarseks aineks; elementaarained on nüüd mõeldamatud ilma nende perioodilise legitiimsuse allutamata. Kirjeldades maailmaeetrit, peab Mendelejev seda „esiteks kõige kergemaks kõigist elementidest nii tiheduse kui aatommassi poolest, teiseks kõige kiiremini liikuvaks gaasiks ja kolmandaks kõige vähem võimeliseks moodustama koos teiste aatomite või teatud tugevate osakestega. ühendid ja neljandaks element, mis on kõikjal laialt levinud ja kõikehõlmav.

Selle hüpoteetilise elemendi X aatomi kaal võib Mendelejevi arvutuste kohaselt olla vahemikus 5,3 × 10^-11 kuni 9,6 × 10^-7 (kui H aatommass on 1). Hüpoteetilise elemendi massi hindamiseks tugineb ta teadmistele mehaanika ja astronoomia valdkonnast. Element X sai oma koha perioodilisuse tabelis nullrühma nullperioodis, kui inertgaaside kergeim analoog. (Mendelejev nimetab seda elementi "newtooniumiks".) Lisaks tunnistas Dmitri Ivanovitš veel ühe vesinikust kergema elemendi - elemendi Y, korooniumi - olemasolu (arvatavasti registreeriti korooniumi jooned päikesekrooni spektris päikesevarjutuse ajal. Päike 1869. aastal; heeliumi avastamine Maalt andis aluse pidada selle elemendi olemasolu tõeliseks). Samal ajal rõhutas Mendelejev korduvalt elementide X ja Y hüpoteetilist olemust ega lisanud neid keemia aluste 7. ja 8. väljaande elementide tabelitesse.

Teaduslik nõudlikkus ja vastutustunne Mendelejevi töödes kommentaare ei vaja. Kuid nagu näeme, kui otsingu loogika seda nõudis, esitas ta julgelt kõige ebatavalisemad hüpoteesid. Kõik tema poolt perioodilise seaduse alusel tehtud ennustused (tol ajal tundmatu 12 elemendi olemasolu, aga ka elementide aatommasside korrigeerimine) said hiilgavalt kinnitust.

“Kui rakendasin perioodilisusseadust boori, alumiiniumi ja räni analoogidele, olin 33 aastat noorem, olin täiesti kindel, et varem või hiljem peab ettenähtu kindlasti õigustatud olema, sest kõik oli mulle selgelt näha. Vabandus tuli varem, kui loota oskasin. Siis ma ei riskinud, nüüd riskin. See nõuab otsustavust. See juhtus siis, kui nägin radioaktiivseid nähtusi… ja kui sain aru, et mul pole enam võimalik edasi lükata ja et ehk viivad mu ebatäiuslikud mõtted kellegi võimalikust õigemale teele, mis minu nõrgenevale nägemisele tundub.

Niisiis, kas see on esimene suurem viga, võib-olla isegi suure teadlase sügav pettekujutelm, nagu paljud praegu usuvad, või lihtsalt tema teovõimetute õpilaste kahetsusväärne väärarusaam geeniusest?

20. sajandi alguses uskusid "eetri" olemasolusse mitte ainult Mendelejev, vaid ka paljud füüsikud ja keemikud. Kuid pärast Albert Einsteini eri- ja üldrelatiivsusteooria loomist hakkas see usk hääbuma. On üldtunnustatud, et 1930. aastateks "eetri" probleemi enam ei eksisteerinud ja vesinikust kergemate elementide küsimus kadus iseenesest. Kuid jällegi on klassikalise eetri, homogeense eetri probleem kadunud, kuid struktuurne eeter (Mendelejevi eeter) on üsna elav, ainult et seda nimetatakse nüüd Diraci struktuurseks vaakumiks või füüsikaliseks vaakumiks. Seega on küsimus ainult terminoloogias.

Läheme tagasi vesinikust kergemate elementide juurde. Iga keemik teab homoloogseid seeriaid ja seda, kuidas nende esimesed liikmed käituvad, eriti esimene. Esimene on alati eriline. Üldreast paistab ta alati tugevalt silma. Vesinik on paigutatud nii I kui ka VII rühma (see on mõnevõrra sarnane nii leelismetallide kui ka halogeenidega samal ajal). Niisiis, vesinik pole nagu esimene … Nullperioodi tegelikke elemente otsides leiame end hoopis teisest maailmast ja tundub, et see ongi elementaarosakeste maailm.

Arusaam keemiast kui kvalitatiivsete muutuste teadusest avaldub paljude teadlaste arvates kõige selgemalt perioodilisuse tabelis ja süsteemi alguses on see lihtsalt silmipimestavalt ere. «Looduses levinumad lihtkehad on väikese aatommassiga ning kõiki väikese aatommassiga elemente iseloomustab omaduste teravus. Seetõttu on need tüüpilised elemendid "ja "nullpunktile" lähenedes peaksid toimuma fantastilised" teravad "kvalitatiivsed hüpped, mis tuleneb selle ainsuse olemusest, kuna" … siin pole mitte ainult süsteemi serv, vaid ka tüüpilisi elemente ja seetõttu võime oodata originaalsust ja eripära."

Me räägime sageli perioodilise seaduse fundamentaalsest olemusest, kuid tundub, et me ei saa sellest tegelikult aru. Kordame Mendelejevit: "Perioodilist seadust põhjustavate mõistete olemus seisneb loodusjõudude vastavuse, teisendatavuse ja ekvivalentsuse üldises füüsikalis-keemilises põhimõttes."

DI Mendelejevi käega tehtud sissekanne 1871. aastal tema õpiku "Keemia põhialused" 1871. aasta perioodilisuse süsteemiga lehel, mis on talletatud teadlase arhiivis: "Eeter on kõige kergem, miljon korda."

Lõpetuseks tahaksin tsiteerida Dmitri Ivanovitši sõnu:

Ma vaatan oma kaugeltki täielikust katset mõista maailmaeetri olemust tõeliselt keemilisest vaatenurgast, mitte rohkem kui minus kogunenud muljete summa väljendusena, põgenedes ainult põhjusel, et ma ei taha. reaalsusest inspireeritud mõtted kaovad. Tõenäoliselt on sarnaseid mõtteid tulnud paljudel, kuid kuni väljaütlemiseni need kergesti ja sageli kaovad ega arene, ei too kaasa kindlustunde järkjärgulist kuhjumist, mis üksi jääb alles. Kui need sisaldavad vähemalt osa loomulikust tõest, mida me kõik otsime, pole minu katse asjata, see töötatakse välja, täiendatakse ja parandatakse ning kui mu mõte on oma alustes, esitusviisis vale, või muud tüüpi ümberlükkamine, takistab teistel kordamist. Ma ei tea ühtki teist võimalust aeglaseks, kuid stabiilseks edasiliikumiseks.

FÜÜSILINE VAKUUM - tänapäevases vaates kvantiseeritud väljade põhiolek, mingi null elektrilaengu, impulsi, nurkimpulsi ja muude kvantarvudega keskkond. Väljadel on minimaalne energia, kuid need on allutatud suure amplituudiga kõikumisele. Kvantideede esilekerkimine viis universaalse pildi loomiseni mateeria ühtsest struktuurist. Klassikalise füüsika väljade ja osakeste asemel käsitletakse nüüd üksikuid füüsilisi objekte – kvantvälju neljamõõtmelises aegruumis, üks iga "klassikalise" välja (elektriline, magnetiline jne) ja igat tüüpi osakeste jaoks. Näiteks Diraci vaakum on osakeste väli, mille spinn on ½ (elektronid, positronid, müüonid, kvargid jne). Iga osakeste või väljade interaktsioon on nende väljade kvantide vahetuse tulemus aegruumi punktis. Füüsikaline vaakum avaldab mõnest vaatenurgast materiaalse keskkonna omadusi, andes põhjust pidada seda "kaasaegseks eetriks".

D. Mendelejev. Katse eetrist keemiliselt aru saada. 1905.pdf Keemia alused. Esimene osa. 1949. Mendelejev D. I.djvu Keemia alused. Teine osa. 1949. Mendelejev D. I.djvu Artiklid teemal:

D. I. Mendelejevi elu ja arengud - teadmata faktid

Kes ja miks peitis eetrit perioodilisuse tabeli eest? Üks arvamustest

Mendelejev: võitleja naftaoligarhide vastu ja eetri teooria pooldaja