Аналіз і методи візуалізації[ред. • ред. Код]

Поверхня золота, на якій можна розрізнити окремі атоми. Зображення зроблене за допомогоюскануючого тунельного мікроскопа. На зображені видно окремі смужки із кількох атомів із заглибленнями між ними. Така структура зумовлена перебудовою кристалічної ґратки на поверхні.

Атоми надто малі, щоб їх можна було спостерігати за допомогою оптичного мікроскопа, роздільна здатність якого не перевищує десятих долей мікрона. Роздільна здатність електронного мікроскопа загалом порівняна з розмірами атома, але все ж отримання зображення атомів у них складна технічна задача. Найкраще окремі атоми можна розрізнити за допомогою скануючого тунельного мікроскопа. При цьому те зображення, яке бачить дослідник, є тільки комп'ютерною реконструкцією на моніторі. Скануючий тунельний мікроскоп відчуває нерівності на поверхні, в тому числі нерівності атомарних розмірів, «на дотик». У ньому тонкий щуп сканує поверхню в горизонтальному напрямку, здійснюючи такі рухи у вертикальному напрямку, щоб підтримувати постійнимтунельний струм. Саме ці вертикальні зміщення й записуються електронікою, яка надалі реконструює зображення.

Історія[ред. • ред. Код]

Докладніше у статті Атомістика

Поняття атом, як і саме слово, має давньогрецьке походження, хоча істинність гіпотези про існування атомів знайшла своє підтвердження лише в 20 столітті. Основною ідеєю, яка стояла за даним поняттям протягом всіх сторіч, було уявлення про світ як про набір величезної кількості неподільних елементів, які є дуже простими за своєю структурою і існують від початку часів.

Натурфілософський атомізм[ред. • ред. Код]

Демокріт

Дальтон

Резерфорд

Першим почав проповідувати атомістичне вчення в 5 столітті до нашої ери філософ Левкіпп. Потім естафету підхопив його ученьДемокріт. Збереглися лише окремі фрагменти їх робіт, з яких стає зрозумілим, що вони виходили з невеликої кількості досить абстрактних фізичних гіпотез:

«Солодкість і гіркота, спека і холод смисл визначення, насправді ж [тільки] атоми і пустота».

За Демокрітом, вся природа складається з атомів, найдрібніших часток речовини, які спочивають чи рухаються в абсолютно пустому просторі. Всі атоми мають просту форму, а атоми одного сорту є тотожними; різноманіття природи відображає різноманіття форм атомів і різноманіття способів, в які атоми можуть зчіплюватись між собою. І Демокріт, і Левкіп вважали, що атоми, почавши рухатись, продовжують рухатись за законами природи.

Найбільш важким для давніх греків було питання про фізичну реальність основних понять атомізму. В якому розумінні можна було говорити про реальність пустоти, якщо вона, не маючи матерії, не може мати ніяких фізичних властивостей? Ідеї Левкіпа та Демокріта не могли служити задовільною основою теорії речовини в фізичному плані, оскільки не пояснювали, ні з чого складаються атоми, ні чому атоми неділимі.

Через покоління після Демокріта, Платон запропонував своє рішення цієї проблеми: «найдрібніші частки належать не царству матерії, а царству геометрії; вони являють собою різні тілесні геометричні фігури, обмежені плоскими трикутниками».

Через тисячу років абстрактні міркування давніх греків проникли в Індію і були сприйняті деякими школами індійської філософії. Але тоді як західна філософія вважала, що атомістична теорія повинна стати конкретною і об'єктивною основою теорії матеріального світу, індійська філософія завжди сприймала матеріальний світ як ілюзію. Коли атомізм з'явився в Індії, то він прийняв форму теорії, за якою реальність у світі має процес, а не субстанція, і що ми присутні у світі як ланки процесу, а не як згустки речовини.

Тобто і Платон, і індійські філософи вважали приблизно так: якщо природа складається з дрібних, але скінченних за розмірами, часток, то чому їх не можна розділити, хоча б в уяві, на ще дрібніші часточки, які б стали предметом подальшого розгляду

Римський поет Лукрецій (96 — 55 роки до н. е.) був одним з небагатьох римлян, які проявляли інтерес до чистої науки. У своїй поемі Про природу речей (De rerum natura) він детально вибудував факти, які свідчать на користь атомістичної теорії. Наприклад, вітер, який дує з великою силою, хоча ніхто не може його бачити, напевне складається з часток, замалих щоб їх розгледіти. Ми можемо відчувати речі на відстані по запаху, звуку і теплу, які поширюються, залишаючись невидимими. Лукрецій пов'язує властивості речей з властивостями їхніх складових, тобто атомів: атоми рідини малі й мають округлу форму, тому рідина тече так легко і просочується через пористу речовину, тоді як атоми твердих речовин мають гачки, якими вони зчеплені між собою. Так само і різноманітні смакові відчуття і звуки різної гучності складаються з атомів відповідних форм — від простих і гармонійних до звивистих та нерегулярних. Вчення Лукреція були засуджені церквою, оскільки він дав досить матеріалістичну їхню інтерпретацію: наприклад, уявлення про те, що Бог, запустивши один раз атомний механізм, більш не втручається в його роботу, чи те, що душа помирає разом з тілом.