原子论简史 它始于原子论,最终导致了量子力学
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发布时间：2023-06-24 09:19
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时间：2024-12-04 06:40
该理论随着时间的推移而演变，从原子论哲学到现代量子力学。以下是原子理论的简史：
原子与原子论
原子论起源于古印度和希腊的哲学概念。“原子”一词来自古希腊词atomos，意思是不可分割的。根据原子论，物质由离散的粒子组成。然而，该理论是对物质的众多解释之一，并非基于经验数据。公元前五世纪，德谟克利特提出物质由称为原子的坚不可摧、不可分割的单位组成。罗马诗人卢克莱修记录了这个想法，因此它在黑暗时代幸存下来，以供以后考虑。
道尔顿的原子论
直到 18 世纪末，科学才提供了原子存在的具体证据。1789年，安托万·拉瓦锡（Antoine Lavoisier）制定了质量守恒定律，指出反应产物的质量与反应物的质量相同。十年后，约瑟夫·路易斯·普鲁斯特（Joseph Louis Proust）提出了定比例定律，该定律指出化合物中元素的质量总是以相同的比例出现。
这些理论没有参考原子，但约翰道尔顿在它们的基础上发展了多重比例定律，该定律指出化合物中元素的质量比是小的整数。道尔顿的多重比例定律来自实验数据。他提出，每种化学元素都由单一类型的原子组成，这种原子不能被任何化学手段破坏。他的口头报告（1803 年）和出版物（1805 年）标志着科学原子理论的开始。
1811 年，Amedeo Avogadro 纠正了道尔顿理论的一个问题，他提出在相同的温度和压力下，相同体积的气体包含相同数量的粒子。阿伏伽德罗定律使准确估计元素的原子质量成为可能，并明确区分了原子和分子。
1827 年，植物学家罗伯特·布朗对原子理论做出了另一项重大贡献，他注意到漂浮在水中的尘埃粒子似乎无缘无故地随机移动。1905年，阿尔伯特爱因斯坦假设布朗运动是由于水分子的运动。该模型及其在 1908 年由让·佩兰 (Jean Perrin) 的验证支持了原子理论和粒子理论。
原子核和原子
到目前为止，原子被认为是物质的最小单位。1897 年，JJ 汤姆逊发现了电子。他相信原子可以*。由于电子带有负电荷，他提出了原子的李子布丁模型，其中电子嵌入大量正电荷中以产生电中性原子。
汤姆森的学生之一欧内斯特·卢瑟福在 1909 年反驳了李子布丁模型。卢瑟福发现原子的正电荷及其大部分质量位于原子的中心或原子核。他描述了一个行星模型，其中电子绕着一个带正电荷的小原子核运行。
原子的玻尔模型
卢瑟福走在正确的轨道上，但他的模型无法解释原子的发射和吸收光谱，也无法解释电子为何没有撞入原子核。1913 年，尼尔斯·玻尔提出了玻尔模型，该模型指出电子仅在距原子核特定距离处绕原子核运行。根据他的模型，电子不能螺旋进入原子核，但可以在能级之间进行量子跃迁。
量子原子论
玻尔的模型解释了氢的谱线，但没有扩展到具有多个电子的原子的行为。一些发现扩展了对原子的理解。1913 年，弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）描述了同位素，它是一种元素的原子形式，包含不同数量的中子。中子于 1932 年被发现。
Louis de Broglie 提出了运动粒子的波状行为，Erwin Schrödinger 使用薛定谔方程 (1926) 对其进行了描述。这反过来又导致了 Werner Heisenberg 的不确定性原理 (1927)，它指出不可能同时知道电子的位置和动量。
量子力学导致了原子理论，其中原子由较小的粒子组成。电子可能存在于原子中的任何地方，但在原子轨道或能级中发现的可能性最大。现代原子理论描述的轨道可能是球形、哑铃形等，而不是卢瑟福模型的圆形轨道。对于具有大量电子的原子，相对论效应开始发挥作用，因为粒子的运动速度只有光速。
现代科学家已经发现了构成质子、中子和电子的更小的粒子，尽管原子仍然是不能用化学方法分割的最小物质单位。
