Атомизм - Закон сохранения вещества

Оглавление:

Это вершина античного материализма. Демокрит и его учитель и предшественник Левкипп ассоциируются с величайшей формой античного материализма — атомистическим материализмом. Мы относим Демокрита к афинской философии, потому что он тяготел к Афинам, хотя и не добился там успеха.

Настоящая трудность состоит в том, чтобы разделить учения Лейциппа и Демокрита. Неизвестно даже, кому принадлежал главный атомистический труд «О разуме», или «Великий миропорядок». Одни античные авторы приписывали это произведение Демокриту, другие — Левкиппу. Столь же неясна роль обоих философов в создании атомистической доктрины. Геркулановский папирус № 1788 содержит обвинение против Демокрита: Демокрит якобы изложил содержание «Великого миропорядка» в своем сочинении «Малый миропорядок», автором которого папирус определенно называет Левкиппа. Но так или иначе, от этих двух произведений сохранилось немного, что не позволяет судить об их авторах.

Тем не менее Лейципп — досократик, а Демокрит несколько старше Сократа. Можно предположить, что в своих учениях Лейципп делал акцент на Вселенной, а Демокрит — на человеке. Если Лейципп как досократик рассматривал относительно небольшой круг вопросов — учение об атомах, космологию и космогонию, то у Демокрита круг вопросов шире. По словам Аристотеля, «Демокрит рассуждал обо всем». Философские интересы Демокрита были связаны с вопросами гносеологии, логики, этики, политики, педагогики, математики, физики, биологии, антропологии, медицины, психологии, истории человеческой культуры, филологии, лингвистики и др.

Цель работы — рассмотреть атомистическое учение Демокрита. В 18 веке химия еще не встала на прочную математическую основу. Более того: многие химики того времени не умели применять даже элементарные арифметические знаки. Подтверждением этому может служить главный труд Рихтера «Элементарные основы стехиометрии», в котором он объясняет своим коллегам: «Если одно число прибавляется к другому, то между ними ставится знак «+» (называемый плюсом), если же мы хотим произвести вычитание, то между ними ставится знак «-» (называемый минусом). Например, 19+424 означает, что мы прибавляем 19 к 424, что дает 443; а запись 424-19 означает, что мы вычитаем 19 из 424, что дает 405. Следует отметить, что существовало две точки зрения на связь между химией и математикой. Огюст Комт, основатель философии позитивизма и автор формальной классификации наук, писал в 1830 году о связи между химией и математикой: «Любая попытка применить математические методы к изучению химических вопросов должна считаться абсолютно неразумной и противоречащей духу химии… Если когда-нибудь математический анализ займет видное место в химии — что, к счастью, почти невозможно — это приведет к быстрому и полному вырождению этой науки». Другой точки зрения придерживался немецкий философ Иммануил Кант: «В каждой естественной науке содержится столько же истины, сколько в математике». И именно его слова стали лейтмотивом работ немецкого химика Иеремии Бенджамина Рихтера. Даже его докторская диссертация называлась «Использование математики в химии». В 1793 году в своей работе «Элементарные принципы стехиометрии», основываясь на результатах личных эмпирических исследований и опыте своих предшественников, Рихтер вывел закон, согласно которому все вещества взаимодействуют в строго определенных соотношениях, а массы как исходных веществ, так и продуктов реакции могут быть рассчитаны заранее. Рихтер смог сформулировать этот закон на основе сравнения количеств кислот и щелочей, необходимых для образования средних солей.

Закон сохранения вещества

Одной из самых актуальных проблем химии XII-XVIII веков была проблема горения. Опыты ученых того времени (таких как Эрнст Шталь) по сжиганию дерева или ртути на воздухе подводили к «очевидной» мысли о том, что масса веществ в результате реакции не сохраняется. Шталь объяснял такие явления наличием в горючих веществах некой материи — флогистона. Реакции горения, согласно этой теории, приводили к разложению вещества на собственно флогистон и негорючий остаток. Считалось, что флогистон обладает отрицательной массой и при горении выделяется в атмосферу, чем и объяснялось увеличение массы металлов при прокаливании. Но тогда необходимо предположить существование флогистона с положительной массой, для объяснения, например образования золы из дерева. Михаил Васильевич Ломоносов первым предложил «всеобщий закон» сохранения, сформулировав его в письме к Леонарду Эйлеру от 5 июля 1748 года: «Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого…». Для опровержения натурфилософской теории о флогистоне Ломоносов подверг дополнительной проверке опыт Бойля. Опыт состоял в следующем: прокалив на огне запаянный сосуд, содержащий металл, Бойль зафиксировал увеличение веса вскрытого сосуда, что объяснил как проникновение «огненной материи» через стекло. В 1756 году Ломоносов записывает в отчете о проделанных работах: «Между разными химическими опытами, которых журнал на 13 листах, деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать: прибывает ли вес металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере». В Европе открытие Ломоносова не вызвало никаких изменений. Лишь в 70-80х годах XVIII века Антуан Лавуазье, проведя множество экспериментов с точным взвешиванием веществ до и после реакции, установил, что сумма весовых количеств веществ до реакции равна сумме весовых количеств веществ, полученных в ходе реакции. Так же, как и Ломоносов, он проверял предположение о том, что вес металлов при превращении в окись увеличивается. В 1773 году Лавуазье в герметично закрытом сосуде при помощи большого зажигательного стекла нагревал олово. Как и следовало ожидать, общий вес сосуда с получившейся окисью олова остался прежним. Но помимо этого, Лавуазье обнаружил, что количество воздуха в сосуде уменьшилось на 1/5. Этот оставшийся воздух не поддерживал дыхания и горения. Это позволило Лавуазье в дальнейшем определить состав воздуха. Труды Ломоносова и Лавуазье привели к тому, что в конце XVIII века научное сообщество, наконец, признало закон сохранения массы и опровергло теории флогистона. В настоящее время закон звучит так: масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Хотя в начале XX века формулировка закона была пересмотрена в связи с теорией относительности Альберта Эйнштейна, согласно которой масса тела зависит также от его скорости и, как следствие, характеризуется не только количеством материи, но и ее движением. Полученная телом энергия DE связана с увеличением его массы Dm соотношением DE=Dm*c2, где с — скорость света… Но это соотношение не используется в химических реакциях, т.к. Dm практически не может быть измерено.

Закон Авогадро

В начале XIX века считалось, что все газы состоят из атомов. Таких взглядов придерживался и один из самых выдающихся ученых того времени и фактический глава европейской химии Йенс Якоб Берцелиус. Поскольку размер атомов различных элементов был неодинаков, считалось, что в равных объемах разных газов «помещается» разное количество атомов. Но эта точка зрения противоречила эмпирическим наблюдениям, и в 1811 году итальянский химик Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Куарена и ди Черрето сформулировал новый закон — закон Авогадро. В 1811 году он писал: «Необходимо принять, что существуют также очень простые соотношения между объемами газообразных веществ и числом простых и сложных молекул, образующих эти вещества. Первая гипотеза, которая возникает в связи с этим и которая кажется единственно приемлемой, — это предположение, что число сложных молекул любого газа всегда одинаково в одном и том же объеме…». Под «простыми молекулами» ученый подразумевал атомы, из которых, по его мнению, состоят «сложные» или «составные» молекулы газов. В 1814 году Авогадро сформулировал свою теорию еще более четко: «равные объемы газообразных веществ при одинаковом давлении и температуре содержат одинаковое число молекул, так что плотность различных газов служит мерой массы их молекул». Это дополнение было чрезвычайно важным, поскольку означало, что, измеряя плотность различных газов, можно определить относительные массы молекул, из которых они состоят. В 1814 году французский физик Андре Мари Ампер пришел к тем же выводам, но вряд ли справедливо считать его соавтором закона, как это делали многие химики. В течение нескольких десятилетий теория Авогадро оставалась практически незамеченной. Основной причиной этого была принятая в то время дуалистическая теория строения химических элементов, созданная Берцелиусом. Согласно этой теории, все атомы имеют электрические заряды, а молекулы образованы атомами с противоположными зарядами, которые притягиваются друг к другу. С точки зрения этой теории невозможно было представить себе молекулу газа, состоящую из двух одинаковых атомов, например O2. Поэтому Берцелиус, обладавший в то время непререкаемым авторитетом, отверг гипотезу Авогадро. Только в конце 50-х годов 19 века она была возрождена итальянским химиком Станислао Канниццаро. Он принял для молекул газообразных элементов правильные удвоенные формулы и таким образом согласовал теорию Авогадро с экспериментальными данными. После того как закон Авогадро стал общепризнанным, химики смогли рассчитать, в каких соотношениях будут реагировать различные соединения. Но химики привыкли оперировать не молекулами, а литрами или граммами. Поэтому им нужно было знать соотношение масс взаимодействующих молекул. Химики рассчитывали массы молекул относительно массы атома водорода. В данном случае, чтобы реакция C2H4+Cl -> C2H4CL2 прошла полностью, нужно взять 28 этилена и 71 хлора в «водородных единицах». Следовательно, необходимо взять 28 г этилена и 71 г хлора, и эти количества реагентов будут содержать одинаковые чистые молекулы. Таким образом, измеряя массу веществ в граммах, химики как бы оперируют молекулами. Так в химии появилась величина, называемая грамм-молекулой или молем. Моль — это количество вещества, содержащее столько структурных элементов, сколько их содержится в 0,0012 кг углерода-12. В 1971 году решением 14-й Генеральной конференции по мерам и весам моль был введен в Международную систему единиц (СИ) в качестве седьмой основной единицы. Число Авогадро (NA) — это число частиц, содержащихся в одном моле любого вещества. Современное значение постоянной

Значение стехиометрических законов в обосновании концепции атомизма

Стехиометрические законы придали атомно-молекулярной картине мира рациональный характер. Эти законы помогли обеспечить экспериментальную основу для атомно-молекулярной гипотезы. Все эти законы были установлены экспериментально, когда дело дошло до химии, чтобы измерить количества веществ, вступающих в реакции и образующихся в них. Закон Пруста послужил одной из основ зарождавшейся тогда идеи атомно-молекулярного строения материи. Но именно работа Джона Дальтона стала решающей в утверждении атомистической концепции. Представление о том, что материя состоит из мельчайших, далее невидимых частиц, было выдвинуто не Дальтоном. Уже древний философ Демокрит развивал атомистическую гипотезу. Во все времена находились физики и химики, которые ее разделяли. Заслуга Дальтона в том, что он экспериментально обосновал атомную теорию. Авогадро, взяв за основу законы Гей-Люссака, ввел в науку понятие молекулы как частицы сложной материи, состоящей из атомов, и определил атомный вес некоторых газов. Сам закон Авогадро является одним из наиболее ярких доказательств истинности атомно-молекулярной концепции строения материи. Атомно-молекулярная доктрина (и основанные на ней методы определения атомных и молекулярных весов) одержала окончательную победу на 1-м Международном химическом конгрессе (1860). Главным вопросом конференции было различие между понятиями «молекула» и «атом». Большое влияние на ход конгресса оказал итальянский химик Канниццаро. Канниццаро на основе закона Авогадро провел четкое различие между понятиями «атом», «молекула» и «эквивалент» и предложил рациональную систему атомной массы. Свою теорию он изложил в брошюре, которую лично раздал всем участникам конгресса. В своих выступлениях Канниццаро защищал закон Авогадро и систему Жерара и указывал на нецелесообразность возвращения химии к принципам Берцелиуса. На конгрессе химиков в Карлсруэ была утверждена атомно-молекулярная доктрина; были определены понятия атомного веса, а также молекулы и атома. Было установлено, что молекула — это наименьшее количество вещества, вступающее в реакцию и определяющее его физические свойства, а атом — наименьшее количество элемента, содержащегося в молекулах. Таким образом, широкое использование все более точных количественных измерений, совершенствование химических экспериментов, особенно методов химического анализа, привело к окончательному формированию атомно-молекулярных представлений о составе вещества.

Атомистический материализм

Название учения показывает, что основным физическим (и философским) воззрением Лейциппа и Демокрита является гипотеза о существовании неделимых частиц материи. Греческое слово «атомос» означает: «неделимый», «разделенный на части». Согласно Симплицию, Левкипп и Демокрит говорили, что начал (физических элементов) бесконечное множество, и они называли их «атомами» и считали неделимыми и непроницаемыми, благодаря тому, что они абсолютно плотные и не содержат пустоты. [3, с. 87] Они говорили, что разделение происходит благодаря пустоте, которая заключена не в атомах, а в телах, но атомы отделены друг от друга в бесконечной пустоте и отличаются внешними формами, размерами, положением и порядком. Атомы носятся в пустоте; наталкиваясь друг на друга, они сталкиваются, причем одни отскакивают друг от друга, где бы они ни оказались, а другие связываются или переплетаются друг с другом благодаря своим одинаковым формам, размерам, положению и порядку. Образовавшиеся соединения держатся вместе и таким образом создают сложные тела.

Лейципп и Демокрит считали, что не только число атомов во Вселенной бесконечно, но и число возможных форм, то есть очертаний, для различных атомов. Существуют атомы самых разных форм: сферические, пирамидальные, неправильной формы, крючкообразные и т. д. Число этих различных форм бесконечно.

Доказательство бесконечного числа форм атомов, конечно, не могло быть эмпирическим, ввиду невидимости и неосязаемости этих форм, а только логическим. Такое логическое доказательство атомисты считали отсутствием достаточного основания для утверждения ограниченности числа атомных форм: они утверждают, сообщает Симплиций, что число форм в атомах бесконечно разнообразно «по той причине, что оно вообще более таково, чем другое» [4, с. 125].

Это учение — новый и совершенно оригинальный способ решения естественнонаучной и философской проблемы, которую поставили перед греческой мыслью элеаты с их учением, согласно которому истинно существующее бытие не может ни возникнуть, ни погибнуть. Лейципп и Демокрит (а также Эмпедокл и Анаксагор) согласились с этим тезисом, но в то же время они боролись против взглядов элейцев, которые отрицали мыслимость множества и мыслимость движения. Необходимо было построить — такова была идея Лейциппа и Демокрита — такое учение о природе, которое, принимая основной тезис Элевтея о невозможности для истинно существующего бытия ни возникнуть, ни исчезнуть, в то же время отвергало бы ложные посылки элейской доктрины и признавало бы не только разумную реальность движения, но и его мыслимость, а также реальность и мыслимость множества. Элементарные частицы материи — это абсолютно неделимые частицы, которые в принципе не допускают возможности дальнейшего деления или дробления. Именно эта мысль становится основой материалистической философии и физики Лейциппа и Демокрита.

Предпосылки доктрины атомистов требовали обоснования. Главной задачей было преодолеть ошибочную скептическую и метафизическую позицию элейцев, которые отрицали возможность мыслить движение в пространстве, не впадая в противоречие.

Атомисты не ставят вопрос о причине движения атомов. Они не ставят его не из-за «беспечности», как думал о них Аристотель, а потому, что движение атомов кажется им изначальным свойством атомов. Именно как первозданное оно не требует объяснения причины. Но учение о движении атомов также не является произвольным утверждением философа о том, что происходит в царстве чувственно невидимого и невоспринимаемого. Теория невидимых движений очень маленьких атомов подсказана нашему разуму наблюдениями за процессами и явлениями, происходящими в чувственно воспринимаемой природе. Теория атомизма возникла у Лейциппа и Демокрита на основе наблюдений и некоторых аналогий[2, с. 201].

Предметом этих наблюдений были такие известные факты, как способность некоторых твердых тел сжиматься. Если тела могут сжиматься в своем объеме, значит, они состоят из частиц, между которыми есть пустое пространство, иначе как они могут уменьшаться в объеме? Соответственно, Демокрит (согласно Теофрасту) объяснил, что большая или меньшая степень твердости и мягкости соответствует большей или меньшей степени плотности и разреженности.

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Здесь темы курсовых работ по философии

Читайте дополнительные лекции: