20.Учение в.И.Вернадского о биосфере.

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в таком

смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и

палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914).Первоначально под всеми этими

терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих

на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими,

геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось

внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической

природы. Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых

организмов в образовании земной коры, был Ж.Б. Ламарк (1744 – 1829). Он

подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и

образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых

организмов. Очень важным для понимания биосферы было установление немецким

физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:

. автотрофное – построение организма за счет использования веществ

неорганической природы;

. гетеротрофное – строение организма за счет использования

низкомолекулярных органических соединений;

. миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-

гетеротрофный).

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли,

содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты,

которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера

охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Центральным в этой концепции является понятие о живом веществе, которое

В.И. Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме

растений и животных, В.И. Вернадский включает сюда и человечество, влияние

которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных

живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом

геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность

людей оказывает на остальное живое вещество. По мнению В.И. Вернадского, в

прошлом не придавали значения двум важным факторам, которые характеризуют

живые тела и продукты их жизнедеятельности:

открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с

дисимметричностью пространственной структуры молекул, как отличительной

особенности живых тел;

явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их

влияние на неживые тела. Ведь в состав биосферы входит не только живое

вещество, но и разнообразные неживые тела, которые В.И. Вернадский называет

косными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), а также и биокосные

тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные

воды и т. п.).

В.И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и

теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются

огромной геологической силой, ее определяющей. В.И. Вернадский высказывает

предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции,

проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости

от изменения среды. Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся

появлением новых видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в

целом, в том числе и на природные биокосные тела, например, почвы, наземные

и подземные воды и т. д. По нению В.И. Вернадского, дают возможность

высказать предположение, что жизнь как материя и энергия существует во

Вселенной вечно и поэтому не имеет своего начала. Но такое предположение

есть не больше, чем эмпирическое обобщение, основанное на том, что следы

живого вещества до сих пор не обнаружены в земных слоях.

Предмет и содержание современного естествознания 1

Общей целью естествознания является создание научной картины мира как части общей личностной картины мира. Естественнонаучная картина мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы. Физическая картина мира традиционно ограничивается рамками неживой природы и изменяется с развитием науки. На ее базе формируется научная картина мира, включающая в себя также знания о живой природе и внутреннем мире человека.

Так как все науки и естествознание в целом находятся в развитии, выделяют следующие условные рамки периодов становления естествознания: до 1900 гг. – классическое, 1900-1960 гг. – неклассическое (квантовое), начиная с 1960-70-х гг. – постнеклассическое. В последний временной период происходит объединение принципов и методов отдельных наук, поворот к выбору общих объектов исследования. Главная принципиальная особенность современной естественнонаучной картины мира — принцип глобального эволюционизма. Появление принципа глобального эволюционизма означает, что в современном естествознании утвердилось убеждение в том, что материя, Вселенная в целом и во всех ее элементах могут существовать только при условии непрерывного развития.

Помимо принципа глобального эволюционизма, следует указать еще некоторые тенденции в формировании современной естественнонаучной парадигмы:

1. переход от дробления наук к их объединению, то есть возникновение на стыке различных наук новых, междисциплинарных областей знаний;

2. учет роли и особенностей человека в процессе получения новых знаний, что подробно позже также будет освещено в лекциях;

3. переход от идеи покорения природы к эволюции вместе с ней (теория коэволюции);

4. объединение естественнонаучной и гуманитарной культуры.

Исторические этапы познания природы 2

Первой в истории человечества формой существования естествознания была так называемая натурфилософия (от лат. natura — природа), или философия природы, которая характеризовалась чисто умозрительным истолкованием природного мира, рассматриваемого в его целостности. Счи­талось, что философии — в ее натурфилософской форме — отведена роль «науки наук», «царицы наук», ибо она яв­ляется вместилищем всех человеческих знаний об окру­жающем мире, а естественные науки являются лишь ее со­ставными частями. Оно содержало много вымышленного, фантастического, далекого от действитель­ного понимания мира.

Впервые наука в истории человечества возникает в Древней Греции в VI в. до н. э. Под наукой понимается не просто совокупность каких-то отрывочных, разрозненных сведений, а определенная система знаний, являющаяся ре­зультатом деятельности особой группы людей (научного сообщества) по получению новых знаний. В отличие от ряда древних цивилизаций (Египта, Вавилона, Ассирии) именно в культуре Древней Греции обнаруживаются ука­занные характеристики науки. При этом древнегреческие мыслители были, как правило, одновременно и философами, и учеными. Господство натурфилософии обусловило такие особенности древнегреческой науки, как абстракт­ность и отвлеченность от конкретных фактов. Каждый ученый стремился представить все мироздание в целом, нимало не беспокоясь об отсутствии достаточного факти­ческого материала о явлениях природы.

В дальнейшем развитии мировоззрения большую роль сыграла математическая программа Пифагора-Платона. Платон (427-347 гг. до н. э.) полагал, что основой мира являются огонь, воздух, вода, земля. Пифагор и его последователи высказали мысль о шарообразности Земли: Земля — сфера, подобная самой себе во всех направлениях: она не имеет ни верха, ни низа. Платон высказал предположение, что Земля находится в центре мира, что вокруг нее обращаются Луна, Солнце. У Платона впервые встречаются названия планет по имени богов, полностью совпадающие с вавилонскими. Представления о равномерном, круговом, совершенно правильном движении небесных тел высказал также Платон. Он впервые сформулировал задачу: найти, с помощью каких равномерных и правильных круговых движений можно "спасти явления, представляемые планетами".

Ученик Платона Аристотель (384-322 гг. до н. э.), взгляды которого безраздельно господствовали в физике и астрономии в течение почти двух тысяч лет. Учение Аристотеля, которое отрицало пустоту (вакуум) в природе, считало, что материальная субстанция беспредельно делима, и разграничивало "земное" и "небесное". Аристотель, вслед за философом Эмпедоклом (ок. 490-430 гг. до н. э.), предположил существование четырех "стихий": земли, воды, воздуха и огня, из смешения которых будто бы произошли все тела, встречающиеся на Земле. По Аристотелю, стихии вода и земля естественным образом стремятся двигаться к центру мира ("вниз"), тогда как огонь и воздух движутся "вверх" к периферии и тем быстрее, чем ближе они к своему "естественному" месту. Поэтому в центре мира находится Земля, над ней расположены вода, воздух и огонь. Таким образом, Аристотель различает естественные и насильственные движения тел.

Большое влияние на становление реалистической картины мира оказала также атомистическая физическая программа Демокрита-Эпикура. Основателями атомистики в Древней Греции считаются Левкипп и его знаменитый ученик Демокрит (ок. 460-370 гг. до н. э.). По мнению этих философов, возникновение живого — естественный процесс, результат природных сил, а не "акта творения" внешних сил. Согласно Левкиппу и Демокриту, в мире есть лишь два "начала" — пустота (небытие) и атомы (бытие). Атомистическая физическая программа древних греков поистине удивительна: мы, люди XXI века, находим в ней предвидение многих сторон современной научной картины мира.

Научные революции и их значение 2

Если их персонифицировать по именам ученых, сыгравших в этих событиях наиболее заметную роль, то три глобальных научных революции должны именоваться аристотелевской, ньютоновской и эйнштейновской.

В VI — IV вв. до н.э. была осуществлена первая революция в познании мира, в результате которой и появляется на свет сама наука. Исторический смысл этой революции заключается в отличении науки от других форм познания и освоения мира, в создании определенных норм и образцов построения научного знания. Наиболее ясно наука осознала саму себя в трудах великого древнегреческого философа Аристотеля. Он создал формальную логику, т.е. фактически учение о доказательстве, — главный инструмент выведения и систематизации знания; разработал категориально-понятийный аппарат; утвердил своеобразный канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, аргументы «за» и «против», обоснование решения); предметно дифференцировал само научное знание, отделив науки о природе от метафизики (философии), математики и т.д.

Вторая глобальная научная революция приходится на XVI— XVIII вв. Ее исходным пунктом считается как раз переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической. Это, безусловно, самый заметный признак смены научной картины мира, но он мало отражает суть происшедших в эту эпоху перемен в науке. Такими классиками-первопроходцами признаны: Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, И. Ньютон.

Отличия созданной ими науки от античной:

1. Классическое естествознание заговорило языком математики. Античная наука тоже ценила математику, однако ограничивала сферу ее применения «идеальными» небесными сферами, полагая, что описание земных явлений возможно только качественное, т.е. нематематическое. Новое естествознание сумело выделить строго объективные количественные характеристики земных тел (форма, величина, масса, движение) и выразить их в строгих математических закономерностях.

2. Новоевропейская наука нашла также мощную опору в методах экспериментального исследования явлений со строго контролируемыми условиями. Это подразумевало активное, наступательное отношение к изучаемой природе, а не просто ее созерцание и умозрительное воспроизведение.

3. Классическое естествознание безжалостно разрушило античные представления о космосе как вполне завершенном и гармоничном мире, который обладает совершенством, целесообразностью и т.д. На смену им пришла скучная концепция бесконечной, без цели и смысла существующей Вселенной, объединяемой лишь идентичностью законов.

4. Доминантой классического естествознания, да и всей науки Нового времени стала механика. Возникла мощная тенденция сведения (редукции) всех знаний о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики. При этом все соображения, основанные на понятиях ценности, совершенства, целеполагания были грубо изгнаны из царства научной мысли. Утвердилась чисто механическая картина природы.

«Потрясение основ» — третья научная революция — случилось на рубеже XIX—XX вв.

В это время последовала целая серия блестящих открытий в физике (открытие сложной структуры атома, явления радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т.д.). Их общим мировоззренческим итогом явился сокрушительный удар по базовой предпосылке механистической картины мира — убежденности в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно описать все явления природы и что универсальный ключ к пониманию происходящего дает в конечном счете механика И. Ньютона.

Наиболее контрастные изменения состояли в следующем.

1. Ньютоновская естественнонаучная революция изначально была связана с переходом от геоцентризма к гелиоцентризму. Эйнштейновский переворот в этом плане означал принципиальный отказ от всякого центризма вообще. Привилегированных, выделенных систем отсчета в мире нет, все они равноправны. Причем любое утверждение имеет смысл, только будучи «привязанным», соотнесенным с какой-либо конкретной системой отсчета.

2. Классическое естествознание опиралось и на другие исходные идеализации, интуитивно очевидные и прекрасно согласуюшиеся со здравым смыслом. Речь идет о понятиях траектории частиц, одновременности событий, абсолютного характера пространства и времени, всеобщности причинных связей и т.д. Все они оказались неадекватными при описании микро- и мега-миров и потому были видоизменены. Так что можно сказать, что новая картина мира переосмыслила исходные понятия пространства, времени, причинности, непрерывности и в значительной мере «развела» их со здравым смыслом и интуитивными ожиданиями.

3. Неклассическая естественнонаучная картина мира отвергла классическое жесткое противопоставление субъекта и объекта познания. Объект познания перестал восприниматься как существующий «сам по себе». Его научное описание оказалось зависимым от определенных условий познания. (Учет состояния движения систем отсчета при признании постоянства- скорости света; учет способа наблюдения (класса приборов) при определении импульса или координат микрочастицы и проч.).

Особый статус имеет четвертая научная революция – научно-техническая.

НТР – коренное преобразование производительных сил общества на основе превращения науки в ведущий фактор развития общественного производства и всей жизни общества. Символы НТР – электронно-вычислительные машины и их современные представители – персональные компьютеры, без которых невозможно представить существование современного человека.

Четвертая научная революция коренным образом отличается от предыдущих революций соединением науки и техники в единую систему, в результате чего наука стала непосредственной производительной силой, а также огромными изменениями природной среды и самого человека как части природы.

Масштабы природных объектов. Концепции описания природы. 4

Физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие такой общности физика и ее законы лежат в основе всего естествознания.

Материя – бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем; она включает в себя не только непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые не даны человеку в ощущениях.

На современно этапе развития естествознания ученые различают следующие виды материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

1) Вещество – основной вид материи, обладающей массой покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона, считающегося самой легкой из всех частиц, имеющих массу (элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованные из них материальные объекты).

2) Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем (электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля).

3) Физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля. Этот термин был введен в науку для объяснения некоторых процессов (когда среднее число частиц – квантов поля – в вакууме равно нулю, но в нем могут рождаться частицы в промежуточных состояниях, существующих короткое время).

При описании материальных систем используют корпускулярную (от лат. corpuskulum – частица) и континуальную (от лат. continuum – непрерывный) теории.

Континуальная теория рассматривает повторяющиеся непрерывные процессы (колебания), которые происходят в окрестности некоторого среднего положения. При распространении колебаний в среде возникают волны. Таким образом, континуальная теория описывает волновые процессы. Вся материя здесь рассматривается как форма поля, равномерно распространенного в пространстве, а после случайного возмущения поля возникли волны, т.е. частицы с различными свойствами. Взаимодействие этих образований привело к появлению атомов, молекул и т.д.

Световые волны занимают лишь небольшой интервал шкалы электромагнитных волн (рис. 1). Они охватывают диапазон от 380 до 770 нм (1 нм = 10^-9 м).

Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизионных передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от частоты носят разные названия: радиоволны (РВ); инфракрасное излучение (ИК); видимый свет (В); ультрафиолетовое излучение (УФ); рентгеновские лучи (РЛ); гамма-излучение (γ).

Выделяют следующие уровни организации материи:

-микромир – область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных объектов, размер которых исчисляется в диапазоне от 10^-8 до 10^-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10^-24 с. Это мир от атомов до элементарных частиц, которые обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами.

- макромир – мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабом с человеком. На этом уровне пространственные величины измеряются от миллиметров до километров, а время – от секунд до лет. Макромир представлен макромолекулами (полимеры), веществами в различных агрегатных состояниях (газ, жидкость, твердое), живыми организмами и продуктами их деятельности.

- мега-мир – сфера огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется астрономическими единицами (1 а.е. = 8,3 световых минуты), световыми годами (1 световой год=10 трлн.км) и парсеками (1 пк=30 трлн.км), а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет. К этому уровню относятся наиболее крупные материальные объекты и их системы: звезды, галактики и их скопления (метагалактики).

Классификация типов фундаментальных взаимодействий и элементарных частиц 5

Многие основополагающие концепции современного естествознания прямо или косвенно связаны с описанием фундаментальных взаимодействий. Взаимодействие и движение – важнейшие атрибуты материи, без которых невозможно ее существование. Взаимодействие обусловливает объединение различных материальных объектов в системы, т. е. системную организацию материи. Многие свойства материальных объектов производны от их взаимодействия, являются результатом их структурных связей между собой и взаимодействий с внешней средой.

К настоящему времени известны четыре вида основных фундаментальных взаимодействий:

· гравитационное;

· электромагнитное;

· сильное;

· слабое.

Гравитационное взаимодействие является самым слабым из всех известных современной науке взаимодействий и характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы. Оно заключается во взаимном притяжении тел и определяется фундаментальным законом всемирного тяготения: между двумя точечными телами действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. В формульном виде закон И.Ньютона записывается следующим образом:

Гравитационным взаимодействием определяется падение тел в поле сил тяготения Земли. Законом всемирного тяготения описывается, например, движение планет Солнечной системы, а также других макрообъектов. Предполагается, что гравитационное взаимодействие обусловливается некими элементарными частицами – гравитонами, существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено.

Электромагнитное взаимодействие существует между любыми телами микро-, макро- и мега-мира и связано с электрическими и магнитными полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле – при их движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и определяет характер электромагнитного взаимодействия. Например, электростатическое взаимодействие между заряженными телами в зависимости от знака заряда сводится либо к притяжению, либо к отталкиванию. При движении зарядов в зависимости от их знака и направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Различные агрегатные состояния вещества, явление трения, упругие и другие свойства вещества определяются преимущественно силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электростатическим. Электромагнитное взаимодействие описывается фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом Ампера и др. Его наиболее общее описание дает электромагнитная теория Максвелла, основанная на фундаментальных уравнениях, связывающих электрическое и магнитное поля.

Сильное взаимодействие в 100-1000 раз сильнее гравитационного и обеспечивает связь нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре - ядерные силы. Предполагается, что ядерные силы возникают при обмене между нуклонами виртуальных частиц, называемых мезонами. Сильное взаимодействие возможно только на малых расстояниях (радиусом примерно 10^-13 см). Ядерные силы не зависят от заряда частиц.

Наконец, слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов; слабее электромагнитного, но сильнее гравитационного. Оно короткодействующее (радиус действия на два порядка короче радиуса сильного взаимодействия) и характеризует все виды бета-превращений. За счет слабого взаимодействия светит Солнце (протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино).

Сильное взаимодействие отвечает за устойчивость ядер и распространяется только в пределах размеров ядра. Чем сильнее взаимодействуют нуклоны в ядре, тем оно устойчивее, тем больше его энергия связи, определяемая работой, которую необходимо совершить, чтобы разделить нуклоны и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействие становится равным нулю. С возрастанием размера ядра энергия связи уменьшается. Так, ядра элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева, неустойчивы и могут распадаться. Такой процесс часто называется радиоактивным распадом.

I. В зависимости от электрического заряда выделяют:

- частицы с отрицательным зарядом (электроны);

- частицы с положительным зарядом (протоны);

- частицы с нулевым зарядом (нейтроны).

II. В зависимости от массы покоя частицы выделяют:

- фотоны, которые не имеют массы покоя и движутся со скоростью света;

- лептоны – легкие частицы (электрон и нейтрино);

- мезоны – средние частицы с массой от 1 до 1000 масс электрона;

- барионы – тяжелые частицы с массой более 1000 масс электрона (протоны, нейтроны и др.).

III. В зависимости от времени жизни частицы делятся на стабильные (электрон, протон, фотон и нейтрино), квазистабильные (распадающиеся при электромагнитном и слабом взаимодействиях, время их жизни больше 10^-20с) и резонансы (частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия, характерное время жизни 10^-22 - 10^-24 с).

IV. В соответствии с четырьмя видами фундаментальных взаимодействий различают соответственно четыре вида элементарных частиц: адроны (от греч. «адрос» - сильный), участвующие во всех взаимодействиях; лептоны, не участвующие только в сильном взаимодействии; фотон – носитель только электромагнитного взаимодействия, и гипотетический гравитон – переносчик гравитационного взаимодействия.

Адроны – общее название для частиц, наиболее активно участвующих в сильных взаимодействиях. Название происходит от греческого слова «сильный, крупный». Все адроны делятся на две большие группы – барионы и мезоны.

Барионы – это адроны с полуцелым спином. Самые известные из них – протон и нейтрон. Одним из свойств барионов, отличающим их от других частиц, можно считать наличие у них сохраняющегося барионного заряда.

Мезоны – адроны с целым спином. Их барионный заряд равен нулю. Большинство из них крайне нестабильны и распадаются за время порядка 10^-23. Столь короткоживущие частицы не могут оставить следов в детекторах. Обычно их рождение обнаруживают по косвенным признакам. Например, изучают реакцию аннигиляции электронов и позитронов с последующим рождением адронов. Изменяя энергию столкновения, обнаруживают, что при каком-то ее значении выход адронов резко увеличился. Данный факт можно объяснить тем, что в промежуточном состоянии родилась частица. Потом она мгновенно распадается на другие частицы, которые и регистрируются. Такие короткоживущие частицы называются резонансами. Большинство барионов и мезонов – резонансы.

Эволюция представлений о строении атома 6

Атом – система, состоящая из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.

Атом – составная часть молекулы, в переводе с греческого означает «неделимый». Действительно, вплоть до конца XIX в. неделимость атома не вызывала серьезных возражений. Однако физические опыты конца XIX и начала XX столетий не только подвергли сомнению неделимость атома, но и доказали существование его структуры. В своих опытах в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856–1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества. В 1898 г. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома, 1906 г. – Нобелевская премия по физике.

В 1911 г. Эрнест Резерфорд провел исключительные по своему значению эксперименты, доказавшие существование ядра атома. В результате также было доказано, что число протонов в ядре атома равно порядковому номеру элемента в системе Менделеева. В результате проделанной работы была предложена ядерная модель атома: в ядре атома размером 10^-15 - 10^-14 м сосредоточены весь его положительный заряд и 99,9 % массы атома; вокруг ядра движутся по замкнутым орбитам отрицательно заряженные электроны, масса которых составляет 0,1 % массы атома. Это означало, что электроны находятся от ядра на расстоянии от 10 тыс. до 100 тыс. поперечников ядра, т.е. основную часть атома составляет пустое пространство. Из-за сходства со строением Солнечной системы модель атома Резерфорда была названа планетарной.

Однако планетарная модель не может объяснить устойчивость ядра.

При преодолении противоречия была создана качественно новая теория атома – квантовая, создал которую датский физик Нильс Бор (1885-1962) в 1913 г.; Нобелевская премия 1922 г. В основу своей теории Бор положил следующие постулаты:

1. в атоме электроны могут двигаться только по определенным (разрешенным или стационарным) орбитам, на которых они не излучают электромагнитных волн; электрон на каждой орбите обладает определенной энергией;

2. атом излучает или поглощает квант (порцию) электромагнитной энергии при переходе с одной стационарной орбиты на другую.

По Бору атом и его элементарные частицы обладают двойственной природой, они одновременно имеют свойства материальной точки и свойства волны. Из-за этого корпускулярно-волнового дуализма электрон как бы «размазан» вокруг ядра и его орбита – это место наиболее вероятного нахождения электрона в атоме.

При движении вокруг ядра электроны располагаются в соответствии с квантово-механическим законом – принципом В. Паули 1925 г. (швейцарец):

- в любом атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел (квантовые числа – это характеристика электрона в атоме);

- в состояниях с определенным значением энергии в атоме могут находиться не более 2n² электронов, где n – номер электронной оболочки, начиная от ядра атома (на первой оболочке – 2, на второй – 8, на третьей – 18 и т.д.).

Атомы характеризуются определенными размерами и массой. Свойства атомов одного и того же элемента одинаковы и отличаются от свойств атомов других элементов. Масса атома, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.), называется относительной атомной массой. 1 а.е.м. = = 1,667 10^-27кг.

Атомов известно лишь немногим более 100 видов, т.е. столько, сколько химических элементов. А вот молекул – свыше 18 млн. Столь богатое разнообразие определяется двумя обстоятельствами. Во-первых, тем, что почти все виды атомов, взаимодействуя друг с другом, способны объединяться в молекулы. И, во-вторых, тем, что молекулы могут содержать разное число атомов. Так, молекулы благородных газов одноатомны, молекулы таких веществ, как водород, азот, – двухатомны, воды – трехатомны и т.д. Молекулы наиболее сложных веществ – высших белков и нуклеиновых кислот – построены из такого количества атомов, которое измеряется сотнями тысяч (макромолекулы). Атомы в молекуле связаны между собой в определенной последовательности и определенным образом расположены в пространстве. Важно и то, что такие последовательности и пространственные расположения при одном и том же составе атомов могут быть различными. Поэтому при сравнительно небольшом числе химических элементов число различных химических веществ очень велико.