物質の粒子理論は、それが定式化されたほどには発見されておらず、その定式化は古代ギリシャで始まりました。
世界は小さな不可分な粒子で構成されているという考えを思いついたと信じられているのは、紀元前460年から370年まで生きた哲学者デモクリトスです。 彼は自分の考えを証明するために実験を考案しましたが、デモクリトスの実験は単純すぎるように見えるかもしれません。 今日、それは原子の概念を生み出すのに役立ちました。それは現代の理解の中心です。 案件。
実験に続く何世紀にもわたって、デモクリトス粒子理論はあまり進歩しませんでしたが、 19世紀の変わり目に、英国の化学者で物理学者のジョン・ドルトン（1766- 1844).
ダルトンの仕事は、トンプソン、ラザフォード、ボーア、プランク、アインシュタインなどの名前を含む現代物理学者の乗組員が関与するまで、1世紀の大部分の間実質的に変更されていませんでした。 その時、火花が飛び始め、世界は核の時代に入りました。
デモクリトス粒子理論
「民主主義」という言葉は彼の名前に由来しているように聞こえますが、デモクリトスは政治哲学者ではありませんでした。 言葉は実際にはギリシャ語から来ています デモ、これは「人々」を意味し、 クラテイン、これは「支配する」という意味です。
デモクリトスは、陽気さを非常に重要視したことから「笑う哲学者」として知られ、別の重要な言葉を生み出しました。 原子. 彼は宇宙のすべてを構成する小さな粒子を次のように呼びました アトモス、これは切断できない、または分割できないことを意味します。
これは彼の科学への先駆的な貢献だけではありませんでした。 デモクリトスはまた、私たちが天の川から見る光が多数の個々の星の結合された光であると最初に仮定しました。 彼はまた、他の惑星の存在を提案し、複数の宇宙の存在を仮定しました。これは、今日の科学の最先端にあるアイデアです。
アリストテレス（紀元前384年から322年）によると、デモクリトスは人間の魂は火の原子と地球の原子の体で構成されていると信じていました。 これは、世界は空気、火、土、水の4つの要素で構成されており、要素の比率が物質の特性を決定するというアリストテレスの信念に反していました。
アリストテレスは、要素が互いに変換される可能性があるとさえ信じていました。これは、中世を通して賢者の石の探求を後押ししたアイデアです。
原子の存在を証明するデモクリトス実験
アリストテレスも同様に影響力のあるプラトン（西暦前429年から347年頃）も購読していません デモクリトス粒子理論、そして「笑う哲学者」がとられるのに2000年かかるだろう 真剣に。 それは、デモクリトスが彼の理論を証明するために考案した実験と関係があるかもしれませんが、それは説得力がありませんでした。
デモクリトスは、石やその他の物体を取り、それを半分に分割し続けると、最終的には非常に小さく、それ以上分割できないようになると推論しました。 彼は貝殻を使ってこの実験を行ったと言われており、貝殻を細かく砕いて細かく切ることができなくなったとき、その定理の証明だと考えました。
デモクリトスは、出来事の目的がその原因よりも重要であると信じていたプラトンやアリストテレスとは異なり、唯物論者でした。 彼は数学と幾何学のパイオニアであり、地球が球体であると信じていた当時の数少ない人々の一人でした。 彼がそれを説得力を持って証明できなかったとしても、彼の原子の概念はほとんど空の空間に存在し、それぞれが少しを持っています 他の原子との接続を可能にしたベルクロスタイルのフックは、現代の科学モデルからそれほど離れていません 原子。
ジョン・ドルトンと現代の原子理論
デモクリトスの理論は正しかったですか？ 答えは「はい」と認定されていますが、1800年まで可能性とは見なされていませんでした。 ジョン・ドルトンがフランスの化学者ジョセフ・プルーストによって進められた定比例の法則に取り組んでいたときに、それを再訪したのはそのときです。 プルーストの法則は、別のフランスの化学者、アントワーヌラヴォワジエによって発見された質量保存の法則に直接従いました。
定比例の法則 純粋な化合物のサンプルは、それがどのように取得されたとしても、常に同じ質量比率で同じ元素を含んでいると述べています。 ダルトンは、物質が原子と呼ばれる不可分な粒子で構成されている場合にのみ、これが真実である可能性があることに気づきました（デモクリトスへの頭のうなずき）。 ダルトン製 問題に関する4つのステートメント それは一緒に彼の原子理論を構成します：
- すべての物質は、原子と呼ばれる破壊不可能で分割不可能な粒子で構成されています。
- 特定の元素の原子は、質量と特性が同じです。
- 原子は結合して化合物を形成することができます。
- 化学反応が起こるとき、それは原子の再配列によるものです。
ダルトンの原子理論は、19世紀のほとんどの間実質的に変更されていませんでした。
粒子理論は量子と出会う
19世紀を通して、光が波として伝播するのか粒子として伝播するのかという、光の性質についての議論が激しさを増していました。 多くの実験で波動仮説が確認され、さらに多くの実験で粒子説が確認されました。 1887年、ドイツの物理学者ハインリヒヘルツは、スパークギャップジェネレーターで実験を行っていたときに光電効果を発見しました。 この発見は、ヘルツが認識したよりもはるかに重要であることが証明されました。
その頃、英国の物理学者J.J. トンプソンは、陰極線の振る舞いを調べることにより、最初の亜原子粒子である電子を発見しました。 彼の発見は、導電性プレートに光を当てたときに導電性プレートからの放電を構成するものを説明するのに役立ちました。 光電効果 –しかし、放電の原因や、電気インパルスの強さが光の周波数に関係している理由は違います。 解決策は1914年まで待たなければなりませんでした。
アルバートアインシュタインは、呼ばれるエネルギーの小さなパケットの観点から光電効果を説明しました 量子。 これらは1900年にドイツの物理学者マックスプランクによって提案されました。 アインシュタインの説明は量子論を証明し、彼はそれに対してノーベル賞を受賞しました。
プランクが考えたように、量子は同時に粒子と波の両方でした。 プランクによれば、光は光子と呼ばれる量子で構成されており、それぞれの量子はその周波数によって定義される特定のエネルギーを持っていました。 1913年、デンマークの物理学者ニールスボーアは、プランクの理論を使用して、ニュージーランドの物理学者アーネストラザフォードが1911年に提案した、量子のやり直しである原子の惑星モデルを作成しました。
現代のアトム
ボーアの原子モデルでは、電子は光子を放出または吸収することで軌道を変えることができますが、光子は離散的なパッケージであるため、電子は離散的な量でしか軌道を変えることができません。 ジェイムス・フランクとグスタフ・ヘルツの2人の実験者が、ボーアの原子模型を確認する実験を考案しました。 水銀原子に電子を衝突させることによる仮説、そして彼らは知らないうちにそれをしました ボーアの作品。
ほとんどの現代物理学者はそれを近似と見なしていますが、2つの修正を加えて、ボーアのモデルは現在まで生き残っています。 最初の変更は1920年のラザフォードによる陽子の発見であり、2番目の変更は1932年の英国の物理学者ジェームズチャドウィックによる中性子の発見でした。
現代の原子はデモクリトス粒子理論の確認ですが、それはまた、否定のようなものでもあります。 原子は不可分ではないことが判明し、それを構成する素粒子にも当てはまります。 電子、陽子、中性子をクォークと呼ばれる小さな粒子に細分化することができ、クォークを細分化することさえ可能かもしれません。 うさぎの穴を下る旅はまだ終わっていません。