У пошуках гармоніі Сусвету: Іван Яркоўскі
Вольга Гапоненка
Выдавец: Навука і тэхніка
Памер: 70с.
Мінск 1993
Да таго моманту, калі I. Яркоўскі распрацоўвау сваю кінетычную гіпотэзу, навуцы былі вядомыя больш за семдзесят хімічных элементаў. Пера
Менделеев Д. Н. Перйодйческая законность хймйческйх элементов Фарадеевское чтенйе в Англййском хймйческом обіцестве 23 мая 1889 г. Ц Журнал Русского фйзйкохймйче
**а°г0 оой^ства Часть хймйческая. 1889. Вып. 5. С. 233—257.
Ярковскйй II. О. Всемйрное тяготенйе как следствйе образованйя весомой матерйй внутрй небесных тел: Кйнетйческая гйпотеза. СПб., 1912. С. 60.
44
канаўшыся, што «ўсю разнастайнасць важкай матэрыі магчыма стварыць з адной цалкам аднастаннай першапачатковай матэрыі», ён спрабуе «растлумачыць зразумелым чынам, як маглі ўтварыцца ўсе элементы з гэтай першапачатковай матэрыі, якім чынам у іх магла быць укладзена энергія, нарэшце, як магла з’явіцца паміж іх уласцівасцямі пэўная залежнасць, паказаная ўпершыню прафесарам Мендзялеевым і бліскуча пацверджаная адкрыццём элементаў з дакладна прадказанымі ім уласцівасцямі».
Калі дапусціць, што кожны з элементаў існуе сам па сабе, незалежна ад другога, то дзе шукаць прычыны той сувязі, якая выразна праявілася ў перыядычнай сістэме Мендзялеева і якая гэтак бліскуча пацвердзілася адкрыццём галію, германію, скандзію і іншых элементаў, ім прадказаных? Як растлумачыць магчымасць існавання невядомых элементаў, калі паміж імі няма сувязі, няма стасункаў? Але калі гэтыя стасункі існуюць, то на чым яны палягаюць? Вось тыя пытанні, на якія паспрабаваў даць адказ I. Яркоўскі. Для гэтага ён звярнуўся да меркавання пра існаванне «схаванай» энергіі.
Перыядычнасць элементаў і іх фізічнахімічных уласцівасцяў I. Яркоўскі ілюструе з дапамогай мадэлі крышталікаў. Паводле гэтай мадэлі, адрозненне паміж крышталікамі залежыць ад трох зменных: 1) колькасці складовых часцінак — атамаў першапачатковай матэрыі; 2) формы, у якую яны згрупаваліся; 3) колькасці «схаванай» энергіі атамаў. Гэтыя крышталікі разглядаліся даследчыкам непасрэдна ў тым сэнсе, што пры іх падзеле ўтвараюцца крышталі іншай формы, іншай вагі, а значыць, і іншых хімічных уласцівасцяў. У якасці найменшага з магчымых крышталікаў ён выдзяляў той, для расшчаплення якога «трэба надзвычай вялікае намаганне». I тут жа робіць удакладненне, што «цалкам непадзельных кірышталікаў у прыродзе не існуе».
Аналіз працэсу падзелу хімічных элементаў наводзіць I. Яркоўскага на думку, «што асноўных целаў, з якіх складаюцца ўсе элементы, не адно, а некалькі; яны адно ў другое ўжо пераходзіць не mo
45
гуць, гэта значыць з крышталіка аднаго з іх ніякім чынам вы не здолееце атрымаць крышталік іншага цела. Канструкцыя гэтых найменшых крышталікаў настолькі простая, што яны раскладваюцца на «атамы першапачатковай матэрыі». Лёгка заўважыць, што ўяўленні I. Яркоўскага аб «атамах першапачатковай матэрыі» адпавядаюць сучасным уяўленням аб часцінках, якія атрымалі найменне «элементарныя».
Для пацверджання такой цікавай высновы ён звяртаецца да геаметрычнай ілюстрацыі, прыпісваючы крышталікам найбольш простыя і ўстойлівыя геаметрычныя формы: куб, тэтраэдр і актаэдр. «Калі вы захочаце пабудаваць з атама першапачатковай матэрыі больш складаныя малекулы,— пісаў I. Яркоўскі,— то будзеце мець у сваім распараджэнні вядомую колькасць формаў для пэўнай колькасці атамаў. 3 4 атамаў, напрыклад, вы можаце стварыць шмат формаў, з якіх толькі адна — тэтраэдр — больш устойлівая, чым іншыя. Падобнай формы з 5, 6, 7, 8 і 9 атамаў зрабіць нельга. Яна можа з’явіцца толькі пры 10 атамах. Форма малекулаў будзе той жа, але лінейныя памеры будуць іншыя. Паколькі ад формы малекулы залежыць фізічнахімічная ўласцівасць целаў, то, верагодна, целы, якія складаюцца з 10 атамаў у малекуле, будуць мець падобныя ўласцівасці з целам, якое складаецца з 4 атамаў у малекуле. Хіба ў гэтым не бачна прычына перыядычнасці? Гэтае дапушчэнне таксама зразумела тлумачыць, чаму пры пераходзе ад аднаго элемента да другога іх фізічнахімічныя ўласцівасці не ўяўляюць паступовага пераходу, а змяняюцца скачком».
Складаныя фізічныя элементы ўтвараюцца пры злучэнні некалькіх крышталікаў, Калі атамная вага першага асноўнага элемента будзе пазначана праз a, а другога — праз Ь, то атамная вага новага элемента будзе кратнай na + mb. Такое мадэльнае ўяўленне, на думку I. Яркоўскага, магло служыць ключом да разгадкі залежнасці паміж атамнымі вагамі элементаў. Згадаем у сувязі з гэтым, што формула na + mb з’явілася падмуркам для ўсталявання правільнага погляду на арганічную хімію.
46
Што гэта за крышталікі? Верагодна, чытач ужо здагадаўся, што гаворка ідзе пра атам гэтую найменшую часцінку хімічнага элемента, носьбіта яго ўласцівасцяў. Пры такой тірактоўцы звычньі для нас сэнс набываюнь і «цвёрдыя атамы» I. Яркоўскага. Гэта не што іншае, як электроны, адкрыць якія Дж, Томсану выпала праз восем гадоў пасля выхаду ў свет кнігі «Сусвстнас прыцягненне» у 1897 годзе. А гэтак сціпла выкззэнае аутарам сцвярджэнне, што непадзельных атамаў у прыродзе няма, ці гэта не зародак ідэі радыеактыўнага пераўтварэння атамных ядраў? Магчымасць выпраменьвання целам энергіі дзякуючы яго нутраной будове, якую прадбачыў I. Яркоўскі, пацвердзіцца праз гады адкрыццём радыеактыўнасці.
I. Яркоўскі толькі прачыніў дзверы ў новую псторыю атама — атама як складанай сістэмы. J вай^сці ў яе даследчыку перашкодзіла захапленне сваёй кінетычнай гіпотэзай.
Толькі праз некалькі дзесяцігоддзяў, на пачатку XX стагоддзя, на змену шматлікім мадэлям атама прыйдзе «атам Томсана», у якім электроны рухаюцца па сферычных паверхнях вакол ядра. Кожнаму атаму хімічнага элемента будзе пастаўлена ў адпаведнасць пэўная колькасць электронаў, сумарны зарад якіх будзе ўраўнаважвацца пратонамі ядра.
Квантавая механіка дазволіла растлумачыць пеірыядычны закон Д. Мендзялеева. Перьіядычная залежнасць фізічнахімічных уласцівасцяў элементаў ад атамнай вагі абумоўлена паслядоўным запаўненнем электронных абалонак, што фактычна пацвярджае здагадкі I. Яркоўскага.
Тлумачэнне, прапанаванае вучоным, можна было прымаць ці не, з аўтарам можна было спрачацца. I. Яркоўскі цудоўна разумеў гэта. I таму ў навуковых дыскусіях ён неаднаразова заўважаў: «Мая гіпотэза лічыцца некаторымі недаказанаю, але яна гірунтуецца на даволі лагічнай падставе і нікім яшчэ не была адвергнута. Гэта дае мне права лічыць, што з’яўленне маіх тлумачэнняў мае некаторае raison d’etre хаця б ужо таму, што не існуе тлумачэнняў, больш падобных да праўды».
47
У ПОШУКАХ ГАРМОНІІ СУСВЕТУ
Гісторыя прыродазнаўства — яскравы прыклад таго, як з развіццём навукі ўсё большую колькасць з’яваў прыроды імкнуцца растлумачыць на падставе ўсё меншай колькасці фундаментальных законаў. Паспяховае развіццё фізікі мікрасвету стымулявала імкненне вучоных звесці разнастайнасць уласцівасцяў элементарных часцінак і законаў іх узаемадзеяння да нейкіх універсальных прынцыпаў. Гэта знайшло адлюстраванне ў ідэі стварэння адзінай тэорыі поля.
Першым прыкладам аб’яднання розных фізічных з’яваў — электрычных, магнітных і светлавых — У гісторыі фізікі прынята лічыць раўнанні Максўэла. У другім дзесяцігоддзі XX стагоддзя ў тэарэтычнай фізіцы быў атрыманы шэраг выдатных вынікаў: Э. Рэзэрфорд адкірыў атамнае ядро, Н. Бор стварыў асновы квантавай тэорыі. Лічылася, што ўнутірыядравыя сілы маюць электрычнае паходжанне. Таму, калі А. Айнштайн, Г. Вейль ды іншыя вучоныя пачалі даследванні, накіраваныя на стварэнне адзінай тэорыі поля, было натуральным меркаванне, што задача толькі ў спалучэнні прыцягнення з электрамагнетызмам. Праграма аб’яднання электрамагнетызму і гравітацыі, прапанаваная А. Айнштаннам, паслужыла падставай для таго, каб новая тэорыя набыла назоў агульнай тэорыі рэлятыўнасці. Але гэтая праграма і да сённяшняга часу застаецца нерэалізаванай. Пабудаваная А. Айнштайнам тэорыя дазваляла звесці апісанне гравітацыйнага ўзаемадзеяння да ўласцівасцяў прасторы — часу. Нават калі б Айнштайн улічыў тыя абставіны, што акрамя гравітацыйнага і элекррамагнітнага ў прыродзе ёсць і іншыя ўзаемадзеянні (а гэта ён ужо меў магчымасць зрабіць), гэта, бадай, не зрабіла б уплыву на яго працы — час задзіночання яшчэ не наступіў.
Неабходнасць у спалучэнні вядомых моцнага, слабага, электрамагнітнага і гравітацыйнага ўзаемадзеянняў і сёння аднадумна лічыцца адной з найважнейшых задачаў фізікі. Што ж тады на фоне сучасных фундаментальных даследванняў можна
48
казаць пра кінетычную гіпотэзу Яркоўскага? Яна не была фантазіяй, а плёнам упэўненасці аўтаіра ў адзінстве свету, які абвакольвае нас, і як вынік — у неабходнасці існавання адзінай тэорыі для апісання складаных з’яваў і працэсаў. Два светы — Сусвету і мікрачасцінак — абумоўлены сваім існаваннем, на думку вучонага, непарыўным рухам атамаў эфіру. Утварэнне ўстойлівых структураў як на элементарным узроўні, так і на ўзроўні Галактыкі тлумачылася абменным узаемадзеяннем атамаў эфіру з фізічнымі атамамі цела. Як бачым, кінетычная гіпотэза Яркоўскага — гэта, па сутнасці, прапанаваная праграма задзіночання гравітацыйных і электрамагнітных палёў на падставе ўяўленняў пра эфір.
У нашым часе пошукі носьбіта гравітацыйнага ўзаемадзеяння прывялі да ідэі пра існаванне квантаў гравітацыйнага поля, якія набылі назоў «гравітон». Мяркуецца, што гравітон мусіць быць нейтральнай часцінкай з нулявой масай спакою. Але да сённяшняга часу знайсці гэтую часцінку эксперы* ментальна не ўдалося. У рамках кінетычнай гіпотэзы I. Яркоўскага ролю квантаў гравітацыйнага ўзаемадзеяння адыгрывалі атамы гіпатэтычнага эфіру.
Звернем увагу яшчэ на адну акалічнасць. Старая канцэпцыя эфіру знайшла своеасаблівае адлюстраванне ў сучасным паняцці фізічнага вакууму, які зусім не адпавядае ўяўленням аб «абсалютнай пустэчы» (супраць іх якраз і выступаў у сваіх працах I. Яркоўскі). Праблема вакууму, што разглядаецца даследчыкамі як складаны аб’ект са спецыфічнымі ўласцівасцямі, таксама належыць да найбольш актуальных задачаў сучаснай навукі. Яго з непазбежнасцю вымушаны прымаць ва ўсіх фізічных, астранамічных і касмалагічных тэорыях.
У 70х гадах у тэорыі задзіночання ўдалося дасягнуць першых бясспрэчных поспехаў. Электрамагнетызм удалося спалучыць, але не з прыцягненнем, а са слабым узаемадзеяннем. Спроба ўключыць у аб’яднанне моцныя ўзаемадзеянні дазволіла прапанаваць перспектыўныя, але яшчэ не канчатковыя тэорыі, вядомыя пад назовам вялікага задзі
КНІГІ ОНЛАЙН
