У пошуках гармоніі Сусвету: Іван Яркоўскі
Вольга Гапоненка
Выдавец: Навука і тэхніка
Памер: 70с.
Мінск 1993
Пазнаёміўшыся з кінетычнай тэорыяй газаў, I. Яркоўскі не мог пагадзіцца з тым, што ў ёй ігнаравалася ідэя існавання эфіру як своеасаблівага матэрыяльнага асяроддзя. Ен быў глыбока перакананы, што павінна існаваць адзіная тэорыя для тлумачэння ўсіх фізічных з’яваў. Калі мы прыцягваем эфір для таго, каб растлумачыць электрычныя і аптычныя з’явы, разважаў I. Яркоўскі, то яго неабходна выкарыстоўваць і пры вывучэнні агрэгатных станаў рэчыва. Менавіта атамы эфіру, на думку вучонага, павінны адыгрываць ролю сілаў узаемадзеяння паміж малекуламі, якія мяняюцца з адлегласцю.
Разважаючы над праблемай міжмалекулярных узаемадзеянняў, ён выкарыстоўвае такія паняцці, як фізічны атам і агрэгат дадзенага стану. Кожнаму стану, лічыў I. Яркоўскі, адпавядаюнь агрэгаты, якія адыгрываюць ролю атамаў стану дадзенага цела. «Падобна атаму ці, лепш, малекуле, якая з’яўляецца найменшай часцінкай матэрыі і якая можа існаваць у прыродзе і характарызаваць хімічныя ўласцівасці дадзенага цела, гэтыя агрэгаты з’яўляюцца найменшымі часцінкамі, якія характарызуюць цвёрды і вадкі стан вядомага хімічнага элемента. Яны, калі можна так сказаць, уяўляюць фізічныя атамы гэтага стану» *. За фізічны атам газападобнага стану прымалася малекула.
* Ярковскйй П. 0. Строенйе матерйй й молекулярные сйлы. СПб., 1894. С. 24.
39 ■
Калі газ —гэта сукупнасць «надзвычай малых часцінак матэрыі з усімі ўласцівасцямі гэтага элемента» (г. зн. малекул), якія знаходзяцца ў хаатычным руху ў дадзеным аб’ёме, то пры пераходзе ў вадкі стан малекулы злучаюцца ў групы. Групы малекул даследчык разглядае як нешта цэласнае, непадзельнае, што ўдзельнічае ў цеплавым іруху. Прычым зыходныя малекулы ў фізічным атаме вадкасці знаходзяцца ў стацыянарным стане і не бяруць удзелу ў цеплавым руху. Калі цела пераходзіць з вадкага стану ў цвёрды, то зноў некалькі такіх групаў спалучаюцца ў новы агрэгат — фізічны атам цвёрдага цела *.
Што^ж уяўляюць сабою цвёрдыя целы? Паводле I. Яркоўскага, сваімі ўласцівасцямі яны абавязаныя атамам эфіру. Вось апісанне будовы цвёрдых целаў у адным з іраздзелаў кнігі «Будова матэрыі і міжмалекулярныя сілы»: «Для мяне часцінкі матэрыі ў цвёрдым целе ўяўляюцца не іначай як у выглядзе агрэгатаў крышталічнай формы, значыцца, абмежаваных роўніцамі. Роўніцы гэтыя, ці грані, не суцэльныя; як і ўсе часцінкі, яны ўтвораныя з укладзеных адна пры адной драбнейшых часцінак, паміж якімі ўтвараюцца прамежкі, што працінаюць усю часцінку ў выглядзе каналаў няправільнай формы і даступныя ва ўсялякім разе для пранікнення атамаў эфіру, якія сваёй велічынёю значна драбнейшыя... Падобна маленькім прыстасам (сна
На першы погляд уяўленні Яркоўскага могуць здацца вельмі спрошчанымі ў параўнанні з сучаснымі. Але калі ўлічыць, што неабходным патрабаваннем для ўтварэння вадкасці з’яўляецца бліжні парадак, а асноўнай уласцівасцю крышталяў — дальні парадак у размяшчэнні атамаў, то ў разважаннях I. Яркоўскага можна знайсці шмат рацыі. Паводле сучасных уяўленняў, існаванне рэчыва ў канкрэтным агрэгатным стане вызначаецца ступенню спарадкаванасці атамаў і малекул і характарам іх руху. У газах міжмалекулярныя адлегласці вялікія, малекулы практычна не ўдзельнічаюць ва ўзаемадзеяннях і запаўняюць увесь дазволены аб ём. Атамы цвёрдых целаў робяць толькі ваганні паблізу вузлоў крышталічнае краткі, якая мае высокую ступень спарадкаванасці. Цеплавы рух атамаў і малекулаў вадкасці — спалучэнне малых ваганняў вакол стану раўнавагі і частых пераскокаў з аднаго станц раўнавагі ў другі.
40
радам), атамы эфіру будуць наносіць свае ўдары, аднак не па ўсёй грані, а толькі па тых прамежках, што застаюцца вольнымі ад непранікальнам ма
ТЭРТакім чынам, міжмалекулярныя ўзаемадзеянні v I. Яркоўскага заменены рухам атамаў эфіру. На яго думку, вонкавы ціск эфіру выклікае тое ж дзеянне якое прыпісвалася сіле прыцягнення, a pyx атамаў эфіру паміж малекуламі эквівалентны сіле адштурхвання. Чым большы ціск звонку, які імкнецца зблізіць малекулы цвфдага цела, тым большы супор збліжэнню з сярэдзіны ў выглядзе нарастальнай сілы адштурхвання. .
I. Яркоўскі меркаваў, што такі погляд на будову цвёрдых целаў дазваляе вельмі проста растлумачыць, што адбываецца пры механічнай дэфарманыі ці пры змене тэмпературных умоваў.
Вось, напрыклад, як уяўлялася яму. тэрмічнае пашырэнне цвёрдага цела: «Пры павелічэнні тэмпературы хуткасць руху атамаў узрастае. Эфір, як усялякі газ, пры павелічэнні яго энергп пашыраецца і таму лік удараў часцінак, якія знаходзяцца звонку, змяншаецца. Між тым унутры, паміж паверхнямі датыкнення часцінак, даўжыня размаху атамаў эфіру застаецца той жа — яна абмежавана адлегласцю паміж гэтымі паверхнямі. Паколькі хуткасць руху павялічваецца, ціск павінны узрасці. Гэтае ўзрастанне ціску ўнутры вымушае часцінкі расштуірхвацца, даўжыня размаху пры гэтым павялічваецца, колькасць удараў змяншаецца.настолькі, што роўнасць ціску звонку і ўнутры зноу аднауляецца. Калі хуткасць руху атамаў эфіру узрастае да такой ступені, што аддаленне паміж часцінкамі дасягае таго крайняга стану, пры якім доступ эфіру паміж роўніцамі датыкнення робіцца свабодным, то, відавочна, сувязь паміж часцінкамі парушаецца, мы гаворым — цела плавіцца. Верагодна, падобны выпадак можа мець месца пры пэўнай тэмпературы для кожнага асобнага цела>>. „ .
Апісанне структуры цвёрдага цела 1. Яркоускі механічна пераносіць на два іншыя агрэгатныя станы рэчыва — вадкае і газападобнае з аднон толькі розніцай, што пры пераходзе ад цвёрдага стану да
41
газападобнага павялічваецца нутраны аб’ём целаў, запоўнены атамамі эфіру.
Чаму кропкі кіпення розных целаў розныя? Чаму адны целы пры нармальных умовах застаюцца цвёрдымі, другія — вадкімі, і нарэшце, трэція — газападобнымі? Чаму кварц і вуглярод плавяцца толькі пры вельмі высокіх тэмпературах, а вадарод супраціўляецца пераўтварэнню яго ў вадкасць? На думку I. Яркоўскага, адказ на гэтыя пытанні трэба шукаць у структуры зыходных малекул, а таксама тых фізічных атамаў стану, якія яны ўтвараюць пры сваім спалучэнні.
Атам кожнага рэчыва, паводле гіпотэзы вучонага, складаецца з атамаў эфіру, і таму для іх ён непранікальны. Атамы злучаюцца ў малекулы, якія маюць характэрныя формы і памеры. Пры аднолькавых вонкавых паверхнях тая з малекул дысацыюе пры ніжэйшай тэмпературы, у якой нутраная паверхня, даступная для руху эфіру, будзе большая. «Адпаведна мы можам сказаць,—пісаў у «Будове матэрыі» I. Яркоўскі,— што пры аднолькавай велічыні паверхняў атамаў, якія ўтвараюць малекулы, тая з іх дысацыюе хутчэй, у атамаў якой' плошча судакранання меншая і наадварот».
Давайце заменім словы «паверхня атамаў» на «электрамагнітнае ўзаемадзеянне электронаў і ядРаУ> што ўваходзяць у малекулы атамаў», і разважанні I. Яркоўскага адразу нагадаюць нам знаёмыя са школы ўяўленні аб хімічнай сувязі атамаў у малекуле.
Механізм дысацыяцыі ён пераносіць на фізічныя атамы цвёрдага і вадкага стану і робіць выснову, што чым большая плошча судакранання граняў, недаступная для дзеяння эфіру, тым цяжэй будзе разбіць фізічны атам на часткі, гэта значыць расплавіць цела, і чым большая плошча судакранання, тым пры больш высокай тэмпературы вадкасць пераўтвараецца ў газ.
I. Яркоўскі, загіппатызаваны, як і многія іншыя вучоныя, ідэяй эфіру, не змог прыйсці да канцэпцыі поля якасна новага ўяўлення пра ўзаемадзеянне атамаў і малекул на адлегласці. Сілы міжмалекулярнага ўзаемадзеяння ў кнізе I. Яркоўска42
гз тлумачацца вельмі наглядна гэта кінетычны рух атамаў эфіру у міжмалекулярных прамвжках. Ен быў глыбока перакананы ў сваіх ідэйных пасылках, у зыходных пастулатах сваёй гіпотэзы і рашуча ’адстойваў іх. Адметная логіка і філасофскае асэнсаванне названай складанай праблемы заслугоўваюць павагі нашчадкаў.
Калі I. Яіркоўскі прапанаваў свой погляд на будову целаў, іншыя даследчыкі знаходзіліся ў складаным стане. 3 аднаго боку — развіццё метадаў статыстычнай фізікі, замена канкрэтнага фізічнага працэсу яго верагоднай мадэллю, з другога ідэя поля, ідэя існавання электрамагнітных узаемадзеянняў і атам як непадзельная (пакуль непадзельная!) часцінка.
Чаму малекулы аддаленыя на пэўную адлегласць адна ад другой? Чым яны ўтрымліваюцца каля стану раўнавагі? Спатрэбіліся намаганні вялікай кагорты вучоных — даследчыкаў і філосафау, каб наблізіцца да развязання гэтых праблемаў. Сярод іх быў і наш зямляк Іван Яркоўскі. Прапшоў час, і яго ўяўленні пра тое, што міжмалекулярныя сілы абумоўлены абменным узаемадзеяннем атамаў эфіру з фізічнымі агрэгатамі цела, набылі сёння новае гучанне на падставе квантавамеханічных уяўленняў. Сучасныя даследванні паказалі^што міжмалекулярныя ўзаемадзеянні ў значнай ступені абумоўлены пераносам электронаў ад адной малекулы да другой.
У СПРЭЧЦЫ 3 МЕНДЗЯЛЕЕВЫМ
Пытанне пра адзінства матэрыі пасля адкрыцця Д. Мендзялеевым перыядычнага закону заставалася дыскусійным. Адны вучоныя былі прыхільнікамі адзінства матэрыі. Уласна кажучы, гэтая гіпотэза была выказана яшчэ старажытнымі філосафамі. Успомнім Роджэра Бэкана, які больш за 600 гадоў таму казаў, што ўсе целы складаюцца з адной пачатковай матэрыі. Паколькі не было прамых доказаў складанай будовы элементаў, некаторыя вучоныя, у тым ліку і Д. Мендзялееў, называлі ідэю адзінства матэрыі утопіяй. «Перыядычны за
43
кон,— пісаў ён,— грунтуючыся на цвёрдай і надзейнай глебе даследванняў, ствараўся цалкам паза якімінебудзь уяўленнямі аб адзінстве матэрыі, гістарычна з гэтымі рэшткамі класічных пакутаў думкі зусім не звязаны; у перыядычным законе таксама мала бачна ўказанняў на адзіную матэрыю і складанасць нашых элементарных целаў, як і ў выснова? 4’ Авагадра, Г. Жэрара ці хаця б у законе цеплаёмістасці, нават у высновах самой спектраскапіі. Іх (сукупнасць элементаў) ніхто з адэптаў адзінай матэрыі не паспрабаваў растлумачыць на падставе думкі, узятай з сівой даўніны, калі лічылі зручным прызнаваць многа багоў і адзіную матэрыю» *.
I. Яркоўскі быў глыбока перакананы ў адваротным. У 70х гадах мінулага стагоддзя, выказваючы сваю гіпотэзу пра будову матэрыі, ён лічыў, што «ўсе матэрыяльныя субстанцыі падзяляюцца на так званьія элементарныя, складзеныя з малекулярных часцінак той жа прыроды, што і яны. Але малекулярныя часцінкі — складанай пабудовы. Яны ўтвораны з элементарных атамаў, тоесных паводле прыроды, якія адрозніваюцца толькі становішчам, характарам руху і інш. Малекулы, ці хімічныя атамы„ выйшлі з сапраўдных, або фізічных, атамаў шляхам эвалюцыі пры такіх умовах, якія хімія яшчэ не здолела адкрыць». Менавіта таму I. Яркоўскі бярэ на сябе даволі дзіўную ролю — абараніць перыядычны закон ад неабгрунтаваных нападкаў яго стваральніка, які імкнуўся звузіць ягонае значэнне. Вучоны лічыў, што перыядычны закон не толькі не супярэчыць адзінству матэрыі, але, наадварот, «складае адзін з самых важных аргументаў пацверджання яго (адзінства) існавання» **.
КНІГІ ОНЛАЙН
