Строение атома в классической физике.

Современная наука частично разобралась с устройством атомов. По крайней мере, знает, что атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Измерила параметры этих частиц: массу, заряд, магнитные параметры, размеры. А дальше этого дело не пошло.

Мы плохо знаем устройство этих частиц и поэтому не можем более-менее приемлемо понять взаимодействие этих частиц. Как они держатся вместе? Какие силы участвуют в этом процессе? Что и как у них меняется и меняется ли вообще?

Я попытался поискать модели атомов, и их оказалось не слишком много. А точнее всего две, да и то одна из них является некоторым усовершенствованием другой.

Классическую модель атома предложили Резерфорд и Бор. Вот что сказано по этому поводу в Википедии:

“Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетарной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра (“модель атома Резерфорда”). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Расчёты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию (“модель атома Бора-Резерфорда”). Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов”.

Введенные Бором постулаты невозможно было описать законами классической механики. Электрон вращается вокруг ядра с ускорением и поэтому обязан излучать электромагнитную энергию. Потеря энергии приводит электрон в неустойчивое состояние. Надо сделать так, чтобы электрон не излучал энергии, например, как спутник, тогда он будет вращаться около ядра, не падая на ядро. Бор подумал и решил электронам присвоить такое качество: если электрон находится в таком-то энергетическом состоянии, то он ничего не излучает. Эту дискриминацию энергетических состояний классика не понимала. На помощь пришла квантовая механика и появилась:

“Квантовомеханическая модель атома. Современная модель атома является развитием планетарной модели. Согласно этой модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределенность координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома)”.

Теперь стало все понятно. Поскольку мы не знаем, как движется электрон, да и электрон ли это в классическом понятии, то там может происходить все, что угодно. В квантовой механике электрон представляется в виде волновой функции модуль, которой может находиться, там-то с такой-то вероятностью.

В квантовомеханическом представлении атома очень преуспел Ричард Фейнман. Его не смущают логические несуразицы, невозможность физического осуществления конструкций, которые он описывает математикой. Для его закон такой: из формул получается так, значит так и должна вести себя природа. Об этом можно почитать в статье http://teoriyavsego.ru/feinman_ob_ustroistve_atomov.html.