A "nulla" problémája Mengyelejev munkáiban

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

… Minél többet kellett gondolkodnom a kémiai elemek természetén, annál inkább eltértem mind a primer anyag klasszikus felfogásától, mind attól a reménytől, hogy elektromos és fényjelenségek tanulmányozásával elérhetem az elemek természetének kívánt megértését, és minden alkalommal egyre sürgetőbben és világosabban ráébredtem, hogy korábban vagy először kell valóságosabb képet kapni a "tömegről" és az "éterről", mint most.

D. I. Mengyelejev

1904 januárjában a Petersburg Leaflet No. 5, Dmitrij Ivanovics Mengyelejev 70. születésnapja alkalmából interjút közölt vele. Arra a kérdésre, hogy jelenleg milyen tudományos kutatással foglalkozik, a tudós azt válaszolta: "Csak az a céljuk, hogy megerősítsék az elmúlt évben felhozott elméletemet, vagy inkább kísérleteket a világéter kémiai megértésére."

Mi ez az elmélet, amelyről oly keveset tudunk?

DI Mengyelejev 1902 októberében fejezte be "Kísérlet a világéter kémiai megértésére" című cikkét, és 1903 januárjában publikálta a "Bulletin and Library of Self-Education" 1-4. 1904 májusában a híres csillagásznak, Simon Newcombnak írt levelében bejelentette, hogy a közeljövőben cikket fog írni "a kémiai elemek összetettségével és az elektronokkal kapcsolatos modern elképzelésekről …"

D. I. Mengyelejev portréja, I. N. Kramskoj. Az év 1878. A "kémiai" éter gondolatát, amely DI Mengyelejev szerint szorosan kapcsolódik az elemek periódusos rendszeréhez, a tudós az 1870-es évek óta táplálta.

A kémiai elemek összetettségéről és az elektronokról - ez érthető a modern olvasó számára, de a világéter? Ma már az iskolások is tudják, hogy ezt az elképzelést a tudomány feladta. Ezért valószínűleg Mengyelejev egyik utolsó művét nagyon ritkán kommentálják, gyakorlatilag sehol sem említik, és általában nehéz megtalálni. DI Mengyelejev többkötetes "Műveinek" számos tudományos és oktatási könyvtárából hiányzik a 2. kötet, amely a "Kísérlet a világéter kémiai megértésére" című fejezetet tartalmazza. Néha az embernek az a benyomása, hogy valami szemérmesen próbálják kitörölni ezt a „kíváncsi” munkát a tudós örökségéből. Úgy tűnik, sokan lekezelően azt gondolják, hogy a nagy Mengyelejev idős korában túlléphette kompetenciájának szintjét.

De ne vonjunk le elhamarkodott következtetéseket. DI Mengyelejev ezt a "kínos" elméletet ápolta szinte egész alkotói életében. Két évvel a periódusos rendszer felfedezése után (Mengyelejev még nem volt 40 éves) a „Kémia alapjai” lenyomatán, a hidrogén szimbólum közelében, a kezével egy felirat készült, amelyet a következőképpen lehet megfejteni: " Az éter a legkönnyebb az összes közül, milliószor." Mengyelejevnek nyilvánvalóan az „éter” tűnt a legkönnyebb kémiai elemnek.

„A 70-es évek óta állandóan bennem ragadt a kérdés: mi az éter kémiai értelemben? Ez szorosan összefügg az elemek periodikus rendszerével, és ez izgatott bennem, de csak most merek beszélni róla."

Tehát az éter kémiai eleme - az éter eleme - az éter atomitása - az éter diszkrétsége. Ez nem az az éter, amelyet a modern fizika felesleges mankóként vetett el. Nyissuk meg a szótárat:

"Az éter (görögül Aither - hipotetikus anyagközeg kitöltő teret) … A klasszikus fizikában az étert homogén, mechanikus, rugalmas közegként értelmezték, amely az abszolút newtoni teret kitölti" (Filozófiai szótár / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Az éter klasszikus definíciójában a homogenitáson vagy a folytonosságon van a hangsúly. Az éter, amelyről Mengyelejev beszél, elemekből áll, atomi, inhomogén, nem folytonos és diszkrét. Szerkezete van.

Dmitrij Ivanovics érdeklődése az éterprobléma iránt az 1870-es években szorosan összefügg a periódusos rendszerrel („ez volt az, ami felizgatott bennem”) és az ezt követő, a gázok tanulmányozásával kapcsolatos munkával. „Eleinte azt is hittem, hogy az éter a legritkább gázok összege a határállapotban. A kísérleteket én végeztem alacsony nyomáson - hogy tippeket kapjak a válaszra."

De ezek a művek nem elégítették ki: „…a világéter, mint a gőzök és gázok végső megritkulásának gondolata még az első elgondolkodtatási rohamokat sem bírja ki – mivel az étert nem lehet másként elképzelni, mint mint szubsztancia, áthatol mindenen és mindenhol; Ez nem jellemző a gőzökre és gázokra.”

A "világéter kémiai koncepciójának" részletes kidolgozása az inert gázok felfedezésével kezdődött. DI Mengyelejev sok új elemet jósolt, de az inert gázok még számára is váratlanok voltak. Nem fogadta el azonnal ezt a felfedezést, belső küzdelem nélkül, és nem értett egyet a legtöbb kémikussal az inert gázok periódusos rendszerben való elhelyezkedését illetően. Hol helyezkedjenek el? A modern vegyészek habozás nélkül azt mondják: természetesen a VIII. csoportban. Mengyelejev pedig kategorikusan ragaszkodott a nulladik csoport létezéséhez. Az inert gázok annyira különböznek a többi elemtől, hogy valahol a rendszer oldalán volt a helyük. Úgy tűnt, micsoda különbség, hogy a jobb (VIII csoport) vagy a bal (nulla csoport) szélén lesznek. Nekünk ez teljesen elvtelennek tűnik, főleg azokban az időkben, amikor még nem ismerték az atomok elektronszerkezetét, bár most is csak áltatjuk magunkat, hogy tudjuk. Mengyelejev másként gondolta. Az inert gázok jobb oldali elhelyezése azt jelenti, hogy egy sor üreg keletkezik a hidrogén és a hélium között. Kihívás volt új elemeket keresni a hidrogén és a hélium között! Talán van a fluornál könnyebb halogén (Mengyelejev elismerte egy ilyen halogén létezésének valószínűségét, feltételezve, hogy a hélium valóban a VIII. csoportba tartozik), vagy más könnyű elemek a hidrogén és a hélium között? Nincsenek ott, tehát az inert gázok helye a bal oldalon, a nulladik csoportban van! Sőt, vegyértékük nagyobb valószínűséggel nulla, mint a VIII. Az atomtömegek mennyiségi aránya pedig egyértelműen jelzi az inert gázok helyzetét a bal oldalon, minden sor elején.

„Az argonanalógok helyzete a nulla csoportban szigorúan logikus következménye a periodikus törvény megértésének” – szögezte le DI Mengyelejev.

William Ramsay javaslatára Mengyelejev felveszi a nulla csoportot a periódusos rendszerbe, helyet hagyva a hidrogénnél könnyebb elemeknek.

Világossá válik, hogy Dmitrij Ivanovics miért ragaszkodott a nulladik csoport létezéséhez, érthetőek a fluornál könnyebb halogén emlegetései; ennélfogva még érthető is a hidrogénnél könnyebb elem keresése, amelynek létezésén régóta gondolkodott: "Soha nem jutott eszembe, hogy számos elem a hidrogénnel kezdődik." "A hidrogént megfosztani attól a kezdeti pozíciótól, amelyet már régóta elfoglalt, és rávenni, hogy olyan elemekre várjon, amelyek még a hidrogénénél is kisebb súlyúak, egy atom tömege, amiben mindig is hittem" - ezek a tudós legbensőbb gondolatai, amit addig rejtegetett, amíg az időszakos törvényt végre nem hagyják jóvá. „Volt olyan gondolataim, hogy a hidrogénnél korábban is lehet számítani 1-nél kisebb atomtömegű elemekre, de nem mertem ebben az értelemben kifejezni magam a feltételezés jóslata miatt, és főleg azért, mert akkor vigyáztam, hogy ne rontja a javasolt új rendszer benyomását, ha megjelenését olyan feltételezések kísérik, mint a hidrogénnél legkönnyebb elemek."

Pontosan az általa megvédett nulla csoporttal rendelkező rendszerben, amelyet először Leo Herrera belga tudós javasolt 1900-ban a Belga Királyi Tudományos Akadémia (Academie royale de Belgique) ülésén, úgy tűnik, hogy nem a hidrogén az első. mivel óhatatlanul megjelenik előtte szabad hely egy ultrakönnyű elem számára - lehet, hogy ez az "éterelem"?

„Most, amikor a legcsekélyebb kétség sem vetette alá, hogy az I. csoport előtt, amelybe a hidrogént kellene helyezni, van egy nulla csoport, amelynek képviselőinek atomtömege kisebb, mint az I. csoportba tartozó elemeké, számomra lehetetlennek tűnik. tagadni a hidrogénnél könnyebb elemek létezését”- írta Dmitrij Ivanovics.

Mengyelejev az általa felfedezett törvényben fizikai szempontból próbálja megérteni a tömeg természetét, mint az anyag fő jellemzőjét. A gravitáció fizikai alapjait feltárva (arról, hogy mennyi erőfeszítést és időt fordított erre a problémára, szintén keveset tudunk), szorosan kötődik a világéter, mint „átvivő” közeg fogalmához, a legkönnyebb elemet keresi. Az 1870-es évek kísérleteinek eredményei azonban, amelyek annak bizonyítására vezettek, hogy "az éter a legritkább gázok összege", nem elégítették ki Mengyelejevet. Egy ideig abbahagyta az ilyen irányú kutatást, nem írt sehova, de láthatóan soha nem feledkezett meg róluk.

Élete végén, az anyag mélységi tulajdonságait érintő kérdésekre keresve a választ, ismét a „világéterhez” fordul, melynek segítségével a természettudományi alapfogalom természetébe próbál behatolni. század (sőt a 20., sőt a 21. század) - tömegek, valamint az új felfedezések és mindenekelőtt a radioaktivitás magyarázata. Mengyelejev fő gondolata a következő: „Az éter valódi megértését nem lehet elérni, ha figyelmen kívül hagyjuk kémiáját, és nem tekintjük elemi anyagnak; Az elemi szubsztanciák ma már elképzelhetetlenek időszakos legitimációjuk alárendelése nélkül." A világétert leírva Mengyelejev úgy véli, hogy „egyrészt a legkönnyebb elem az összes elem közül, mind sűrűségben, mind atomtömegben, másodsorban a leggyorsabban mozgó gáznak, harmadszor pedig a legkevésbé képes más atomokkal vagy bizonyos erős részecskékkel alkotni. vegyületek, negyedszer pedig egy olyan elem, amely mindenhol elterjedt és mindent átható."

Ennek a hipotetikus X elemnek a tömege Mengyelejev számításai szerint 5,3 × 10 között lehet.^-11 9,6 × 10-ig^-7 (ha H atomtömege 1). Egy hipotetikus elem tömegének becsléséhez a mechanika és a csillagászat területéről származó ismeretekre támaszkodik. Az X elem az inert gázok legkönnyebb analógjaként a nulla csoport nulla periódusában kapta meg helyét a periódusos rendszerben. (Mengyelejev ezt az elemet "Newtónium"-nak nevezi.) Ezen kívül Dmitrij Ivanovics elismerte egy másik, a hidrogénnél könnyebb elem - az Y elem, a korónium - létezését (feltehetően a korónium vonalait a napfogyatkozás során rögzítették a napkorona spektrumában). Nap 1869-ben; a hélium földi felfedezése adta az alapot, hogy ennek az elemnek a létezését valósnak tekintsük). Ugyanakkor Mengyelejev többször is hangsúlyozta az X és Y elemek hipotetikus természetét, és nem vette fel őket a Kémia Alapjai 7. és 8. kiadásának elemtáblázataiba.

Mengyelejev műveiben a tudományos igényesség és felelősségvállalás nem szorul kommentárra. De mint látjuk, ha a keresés logikája megkívánta, bátran állította fel a legszokatlanabb hipotéziseket. Minden általa a periodikus törvény alapján megfogalmazott jóslat (12 akkor még ismeretlen elem létezése, valamint az elemek atomtömegének korrekciója) fényesen beigazolódott.

„Amikor a periódusos törvényt a bór, alumínium és szilícium analógjaira alkalmaztam, 33 évvel fiatalabb voltam, teljesen biztos voltam benne, hogy előbb-utóbb minden bizonnyal igazolhatónak kell lennie, mert minden jól látható volt számomra. A kifogás hamarabb jött, mint remélhettem volna. Akkor nem kockáztattam, most megkockáztatom. Elhatározás kell hozzá. Ez akkor történt, amikor radioaktív jelenségeket láttam… és amikor rájöttem, hogy nem tudom tovább halogatni, és talán tökéletlen gondolataim valakit a lehetségesnél helyesebb útra vezetnek, ami gyengülő látásom szerint.

Tehát ez az első nagy hiba, talán egy nagy tudós mély tévedése, ahogy azt ma sokan hiszik, vagy csak sajnálatos félreértése a zsenialitásnak tehetetlen diákjai által?

A 20. század elején nemcsak Mengyelejev, hanem sok fizikus és kémikus is hitt az "éter" létezésében. Albert Einstein speciális és általános relativitáselméletének megalkotása után azonban ez a hiedelem halványulni kezdett. Általánosan elfogadott, hogy az 1930-as évekre az "éter" problémája már nem létezett, és a hidrogénnél könnyebb elemek kérdése magától megszűnt. De ismét a klasszikus éter, a homogén éter problémája megszűnt, de a szerkezeti éter (Mengyelejev-éter) eléggé él, csak ma már strukturális vákuumnak vagy Dirac fizikai vákuumának hívják. A kérdés tehát csak terminológiában van.

Térjünk vissza a hidrogénnél könnyebb elemekhez. Bármely vegyész ismeri a homológ sorozatokat és az első tagok viselkedését, különösen az elsőt. Az első mindig különleges. Mindig erősen kiemelkedik az általános sorból. A hidrogén mind az I., mind a VII. csoportba kerül (egyszerre hasonlít az alkálifémekhez és a halogénekhez is). Tehát a hidrogén nem olyan, mint az első… A nulladik időszak valódi elemeit keresve egy teljesen más világban találjuk magunkat, és úgy tűnik, ez az elemi részecskék világa.

A kémia, mint a minőségi változások tudományának megértése sok kutató szerint a periódusos rendszerben nyilvánul meg a legvilágosabban, és a rendszer legelején egyszerűen vakítóan fényes. „A természetben legelterjedtebb egyszerű testek kis atomtömegűek, és minden kis atomtömegű elemet a tulajdonságok élessége jellemez. Ezért tipikus elemek ", és a "nullaponthoz" közeledve fantasztikus" éles "minőségi ugrásoknak kell bekövetkezniük, ami egyedi jellegéből következik, hiszen" … itt nemcsak a rendszer széle van, hanem tipikus elemek is, ezért eredetiségre és sajátosságokra számíthatunk."

Gyakran beszélünk a periodikus törvény alapvető természetéről, de úgy tűnik, hogy ezt nem igazán értjük. Ismételjük meg Mengyelejevet: "A periodikus törvényt előidéző fogalmak lényege a természeti erők megfelelésének, átalakíthatóságának és egyenértékűségének általános fizikai-kémiai elvében rejlik."

A tudós archívumában tárolt, 1871-es „A kémia alapjai” című tankönyvének 1871. évi periodikus rendszerét tartalmazó oldalon DI Mengyelejev keze tette ezt a bejegyzést: „Az éter a legkönnyebb az összes közül, milliószor”.

Befejezésül Dmitrij Ivanovics szavait szeretném idézni:

„A korántsem teljes kísérletemet, hogy a világéter természetét valóban kémiai szempontból megértsem, nem több, mint a bennem felgyülemlett benyomások összegének kifejeződése, amely pusztán azért szökik meg, mert nem akarom. a valóság által ihletett gondolatok eltűnnek. Valószínűleg sokakban felmerültek hasonló gondolatok, de amíg ki nem mondják, könnyen és gyakran eltűnnek és nem alakulnak ki, nem járnak együtt a bizonyosság fokozatos felhalmozódásával, ami egyedül megmarad. Ha legalább egy részét tartalmazzák annak a természetes igazságnak, amit mindannyian keresünk, próbálkozásom nem hiábavaló, kidolgozásra, kiegészítésre, kijavításra kerül, és ha a gondolatom alapjaiban, bemutatásában téves, egy után. vagy másfajta cáfolat, megakadályozza, hogy mások megismételjék. Nem tudok más módot a lassú, de egyenletes előrehaladásra."

FIZIKAI VÁKUUM - modern felfogásban a kvantált mezők alapállapota, egyfajta közeg nulla elektromos töltéssel, impulzussal, szögimpulzussal és egyéb kvantumszámokkal. A mezők minimális energiájúak, de nagy amplitúdójú ingadozásoknak vannak kitéve. A kvantumideák megjelenése az anyag egyetlen szerkezetéről alkotott univerzális kép létrehozásához vezetett. A klasszikus fizika mezői és részecskéi helyett most egyedi fizikai objektumokat vesznek figyelembe - kvantumtereket a négydimenziós téridőben, egyet minden "klasszikus" mezőhöz (elektromos, mágneses stb.) és minden részecsketípushoz. Például a Dirac-vákuum ½ spinnel rendelkező részecskék mezője (elektronok, pozitronok, müonok, kvarkok stb.). A részecskék vagy mezők minden egyes kölcsönhatása e mezők kvantumainak cseréjének eredménye a téridő egy pontjában. Bizonyos szempontból a fizikai vákuum megmutatja az anyagi környezet tulajdonságait, ami okot ad arra, hogy „modern éternek” tekintsük.

D. Mengyelejev. Kísérlet az éter kémiai megértésére. 1905.pdf A kémia alapjai. Első rész. 1949. Mengyelejev D. I.djvu A kémia alapjai. Második rész. 1949. Mengyelejev D. I.djvu Cikkek a témában:

D. I. Mengyelejev élete és fejlődése - ismeretlen tények

Ki és miért rejtette el az étert a periódusos rendszerből? Az egyik vélemény

Mengyelejev: az olajoligarchák elleni harcos és az éterelmélet támogatója