История и методология физики

«Нельзя не удивляться, видя, как согласуются между собой результаты исследования 
столь различных явлений. Если мы вспомним, что одна и та же величина получается 
в результате варьирования условий и явлений, к которым прилагаются эти методы, - 
мы придем к заключению, что реальность молекулы имеет вероятность, весьма 
близкую к достоверности».  
После опытов Перрена Оствальд, упорно отрицавший вместе с Махом 
реальность атомов и молекул, в 1908 г. писал: «Я убедился, что мы недавно получили 
экспериментальное доказательство дискретного или зернистого строения 
вещества». Подводя итог своим экспериментам, Перрен в 1912г. говорил: «Атомная 
теория восторжествовала. Некогда многочисленные ее противники повержены и 
один за другим отрекаются от своих взглядов, в течение столь длительного времени 
считавшихся обоснованными и полезными». 
Другое убедительное доказательство атомистического строения вещества 
представили Резерфорд и Ройдс в 1909 г. Резерфорд и Ройдс использовали явление 
радиоактивного распада и свойства возникающих при этом α-частиц. Они установили, 
что число атомов в 1 см
3 
величина очень близка к числу Лошмидта, полученному на 
основе молекулярно-кинетических представлений. 
Таким образом, в начале XX в. атомно-молекулярная гипотеза была 
непосредственно доказана, и уже ни у кого она не вызывала сомнений. Но, как 

---

говорил Эйнштейн: «К сожалению, законы природы становятся вполне понятными 
только тогда, когда они уже неверны». Дело в том, что к тому времени накопилось 
уже большое количество опытных фактов, которые неумолимо приводили к выводу, 
что атом, представляемый как мельчайшая неделимая, т.е. бесструктурная частица 
вещества, в природе не существует! Так что еще до опытов Перрена возникла 
проблема структуры атома, т.е. встал вопрос о том, из чего состоит атом, как он 
устроен. 
Каковы же факты, которые лишили первоначальное понятие «атом» его 
прежнего смысла? Прежде всего, это - открытие дискретности электрического заряда 
и открытие электрона как частицы, несущей наименьший электрический заряд. Далее - 
явления радиоактивности и радиоактивного превращения элементов, рентгеновское 
излучение, спектры светящихся тел и многие другие факты. Надо отметить, что 
выдающиеся физики прошлого уже предполагали, что атом не является 
бесструктурной частицей. Выше были приведены высказывания Ньютона по этому 
поводу. А Фарадей в 1834 г. писал: 
«Имеется огромное количество фактов, заставляющих нас думать, что атомы 
вещества каким-то образом одарены электрическими силами или связаны с ними и им 
они обязаны своими наиболее замечательными свойствами». О том, что атом не 
может быть бесструктурным, говорил также Максвелл. 
Помимо открытия электрона важную роль в развитии физики атома сыграли 
другие открытия конца XIX в. В 1895 г. немецкий физик из университета Вюрцбурга 
Вильгельм Рентген (1845-1923), как и многие другие физики того времени, проводил 
исследования катодных лучей. 
Однажды 
он 
обратил 
внимание, 
что 
полоска 
бумаги, 
покрытая 
флуоресцирующей солью бария и лежащая в стороне от работающей трубки Крукса, 
светится. После многочисленных экспериментов и долгих напряженных размышлений 
он пришел к выводу, что им открыты новые, как он называл, Х—лучи. Они возникали в 
том месте, куда попадали катодные лучи. Х-лучи называют также рентгеновским 
излучением. За открытие Х-лучеи Рентген стал первым Нобелевским лауреатом по 
физике в 1901 г. 
Исследования Рентгена показали, что Х-лучи в магнитном поле не отклоняются 
и, следовательно, не являются потоком заряженных частиц. Однако он не обнаружил 
преломления и дифракции X-лучей и высказал гипотезу, что эти лучи являются 
своеобразными продольными электромагнитными волнами. Лишь опыты английского 
физика Чарлза Баркла (1877-1944) в 1905 г. по рассеянию Х-лучей показали, что, если 
это излучение имеет волновую природу, то оно должно быть поперечно поляризовано. 
Баркла установил также, что имеются разные типы рентгеновского излучения. 
Существует тормозное рентгеновское излучение. Оно образуется при торможении 
электронов в антикатоде и не зависит от материала антикатода. Тормозное излучение 
имеет сплошной спектр. Его называют также белым рентгеновским излучением. 
Наряду с этим наблюдается характеристическое рентгеновское излучение, которое 

---

существенно зависит от материала, из которого сделан антикатод. Характеристическое 
излучение является линейчатым - оно состоит из отдельных линий, характерных для 
данного вещества. В 1912г. немецкий физик Макс Лауэ (1879-1960) разработал теорию 
интерференции рентгеновских лучей, предложив рассматривать кристаллы как 
дифракционные решетки для рентгеновского излучения. В том же году эта теория 
была блестяще подтверждена экспериментально сотрудниками Лауэ Вальтером 
Фридрихом (1883-1968) и Паулем Книппингом (1883-1935). Так было доказано, что 
рентгеновское излучение, так же как и свет, представляет собой поперечные 
электромагнитные волны. Только в отличие от света рентгеновское излучение 
характеризуется гораздо меньшими длинами волн – около 10
-8
– 10
-9
см. За открытие 
дифракции рентгеновского излучения Лауэ в 1914 г. был удостоен Нобелевской 
премии. 
В 1912г. английский физик Генри Брэгг (1862-1942) и его сын Лоуренс (1890-
1971) использовали явление дифракции рентгеновского излучения на кристаллах для 
изучения кристаллических структур. Они определили длину волны излучения и 
константы кристаллической решетки, заложив основы рентгеноструктурного анализа. 
За эти исследования они были удостоены Нобелевской премии в 1915г.
В 1896 г. французский физик Антуан Беккерель (1852-1923) по счастливому 
стечению обстоятельств открыл еще более странный по тем временам тип излучения. 
История открытия Беккереля такова: он изучал актуальный в то время вопрос о 
возможности испускания Х-лучей фосфоресцирующими веществами (урановыми 
рудами) после длительного их облучения солнечным светом. Он подготовил опыт, но 
осуществить его сразу не удалось, потому что погода испортилась, и солнце появля-
лось лишь на короткое время. Его установка содержала фотопластинку в рамке из 
черной ткани, прикрытую алюминиевой пластинкой. На этой пластинке находился 
тонкий медный крест и над ним располагался препарат с двойным сульфатом калия и 
урана. В ожидании хорошей погоды он все это запер в ящике своего стола. Так и не 
дождавшись улучшения погоды, Беккерель к счастью решил проявить фотопластинку. 
Он был сильно удивлен, когда увидел на ней после проявления весьма четкий контур 
креста. Так неожиданно оказалось, что для получения фотографического эффекта 
вовсе не надо предварительно освещать урановую руду солнечным светом. Беккерель 
пришел к выводу, что все соли урана независимо от своего происхождения испускают 
излучение одной и той же природы, интенсивность которого зависит только от 
количества урана, содержащегося в соли, т.е. способность к излучению является чисто 
атомным свойством, характерным для элемента урана. В 1898 г. Мария Склодовская-
Кюри (1867-1934 обнаружила, что соли тория тоже испускают такие лучи. Продолжая 
свои поиски, после долгой и упорной работы она вместе со своим мужем французским 
физиком Пьером Кюри (1859-1906) открыла два новых элемента. Первый они назвали 
полонием (в честь Польши - родины Марии Склодовской-Кюри). Другой элемент, 
химические свойства которого сходны с барием, назвали радием. Интенсивность 
излучения радия оказалась намного больше интенсивности излучения урана. В 1898 г. 

---

супруги Кюри ввели термин «радиоактивность» для обозначения свойства вещества 
испускать «лучи Беккереля». За открытие радиоактивности Беккерелю и за работы по 
исследованию радиоактивности супругам Кюри была присуждена Нобелевская премия 
в 1903 г. 
В конце 1899 г. Беккерель обнаружил, что испускаемые лучи неоднородны и 
имеют корпускулярную природу, перенося электрический заряд, - в магнитном поле