Атомная теория

Все эти превращения  он представляет себе настолько наглядно, что даже составляет уравнение, которое в современном написании имеет вид:  
1 “вода” = 2 “воздуха” + 1 “огонь”  
Или, по числу первичных треугольников 120 = 2*48+24. Это первое в истории науки уравнение баланса. Более того, оно мало отличается от современного термохимического уравнения:  
H2O = H2 + 0.5O2 + Q ,  
Где слева находится одна вода, а справа 1.5 газа («воздуха») и Q - тепловой эффект реакции (“огонь”). Тем более, что в “огне” Платон различал несколько видов: свет, пламя, а также то, что остается от огня в накаленных телах, когда пламя потушено, т.е. некая материя тепла (теплород – понятие очень важное в истории химии).

Далее, Платон вовсе  не уподобляет все водообразное именно воде. Существует множество водообразных икосаэдров, отличающихся только размерами, каждый из которых соответствует конкретному водообразному веществу. Также и для остальных агрегатных состояний. Земля же это не столько твердое, сколько неплавящееся вещество. “Что касается тел, которые мы назвали плавкими, то наиболее плотное среди них, образуется из наиболее тонких и наиболее однородных частиц … и характеризуется своим блеском и желтым цветом. Это золото. Нечто близкое золоту по составным частям ( “молекулам”), но заключающее в себе более одного их вида (по размерам), а по плотности стоящее еще выше золота, принявшее в себя для увеличения твердости малую и тонкую часть земли, но вследствие больших внутренних промежутков более легкое, образовало один из блестящих и застывших видов воды – бронзу. Но то, что ей примешано от земли, получило название ржавчины, когда от давности оба рода отделяются друг от друга, и примесь вновь обособляется. Вовсе не трудно дать себе отчет в других явлениях такого рода, если следовать выявлению наиболее вероятного”/4/.

Вот, например, процесс  затвердевания жидкости (это не процесс перехода икосаэдра в куб, а процесс уплотнения икосаэдров). “Бывает, что огонь вновь удаляется из воды (между икосаэдрами тетраэдры), а поскольку он уходит не в пустоту, то окружающий воздух, теснимый огнем, давит на еще легкоподвижную, жидкую массу, заставляет ее заполнить те промежутки, где ранее находился огонь, и вплотную прижимается к ней. Сжатая таким образом жидкость, вновь становится однородной, поскольку огонь, создавший в ней неоднородность, удалился, и она снова превращается в сплошную массу. Удаление огня было названо охлаждением, а уплотнение, сопровождающее этот уход огня, получило название затвердевания”. Т.о. “жидкость” жидка, когда в ней присутствуют неоднородности (связанные с наличием огня) и, тем самым, ее частицы приобретают возможность движения. Существуют также виды жидкости, которые в силу наличия частиц (икосаэдров) разных размеров неоднородны, а, следовательно, подвижны и жидки.

Надо сказать, что эти рассуждения значительно  более ясны, правдоподобны и близки современным представлениям, чем рассуждения об этих же явлениях Эпикура, да и всех других философов античности. Человеку, знающему учение о фазовых равновесиях, подход Платона представляется весьма плодотворным. Дорфман на основе текста “Тимея” формулирует три правила фазового равновесия:  
1. Однофазная, однородная система находится в устойчивом равновесии, и в ней не происходят никакие движения или изменения.  
2. В двухфазной системе фаза, количественно преобладающая и более устойчивая, постепенно либо уничтожает, либо вытесняет менее устойчивую фазу.  
3. Наоборот, в двухфазной системе менее устойчивая фаза или находящаяся в меньшем количестве, должна либо исчезнуть путем превращения в преобладающую фазу, либо выделиться из смеси.  
Таким образом, за счет проясненности понятий и самой логики рассуждений и убежденности (родственной пифагорейской), что строение и функционирование Вселенной основано на неизменных количественных закономерностях “идеалист” Платон способен объяснить природные явления более точно, чем современные ему “материалисты” (Демокрит, Эпикур).  
Учение Платона о первообразах имело развитие. Прокл (410- 485 гг. н.э.) подчеркивал, что “концепция о способности острого угла вызывать нагревание, ошибочна. Помимо этого (для режущей способности) требуется еще быстрота движения”. Так впервые была высказана идея о том, что частички огня или тепла должны обладать быстрым движением.

Плодотворность  школы Платона объясняется ее не догматичностью в физике. Прокл/3?/: “…возможно, что пифагорейцы и  Платон вовсе не постулировали строение предметов из треугольников как нечто абсолютное. Эта их процедура подобна тому, как различные астрономы строили гипотезы, основанные на твердом убеждении, что особенности небес не являются тем, чем они кажутся, но можно "спасти явление" (рационально объяснить), если принять за основу предположение о равномерном и круговом движении небесных тел. Подобно этому пифагорейцы, принципиально предпочитая количественное качественному, приняли за элементы тел эти геометрические формы как наиболее отвечающие определенному принципу, как наиболее совершенные с точки зрения подобия и симметрии и, притом, казавшиеся им достаточными для интерпретации физических явлений”. В этой фразе даны основные принципы научного, физического моделирования.

В целом, главной  заслугой Платона для физики является то, что своей “молекулярной теорией” он впервые в истории строит вариант  математической физики, не реализованный  никем потом вплоть до нового времени. В физике он остается верным своей  математической программе, считая, что в мире природы достоверное знание мы можем получить ровно в той мере, в какой раскроем математические структуры этого природного мира.

5.Три  закона Кеплера

Первый закон Кеплера (закон эллипсов)

Каждая  планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Форма эллипса  и степень его сходства с окружностью  характеризуется отношением , где c — расстояние от центра эллипса до его фокуса (половина межфокусного расстояния), a — большая полуось. Величина e называется эксцентриситетом эллипса. При c = 0 и e = 0 эллипс превращается в окружность.

Второй закон Кеплера (закон площадей)

Каждая  планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.

Применительное  к нашей Солнечной системе, с  этим законом связаны два понятия: перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты, и афелий — наиболее удалённая точка орбиты. Таким образом, из второго закона Кеплера следует, что планета движется вокруг Солнца неравномерно, имея в перигелии большую линейную скорость, чем в афелии.

Каждый год  в начале января Земля, проходя через  перигелий, движется быстрее, поэтому  видимое перемещение Солнца по эклиптике к востоку также происходит быстрее, чем в среднем за год. В начале июля Земля, проходя афелий, движется медленнее, поэтому и перемещение Солнца по эклиптике замедляется. Закон площадей указывает, что сила, управляющая орбитальным движением планет, направлена к Солнцу.

Третий закон Кеплера (гармонический закон)

Квадраты  периодов обращения  планет вокруг Солнца относятся как  кубы больших полуосей орбит планет. Справедливо не только для планет, но и для их спутников.

, где T₁ и T₂ — периоды обращения двух планет вокруг Солнца, а a₁ и a₂ — длины больших полуосей их орбит.

Ньютон установил, что гравитационное притяжение планеты определенной массы зависит только от расстояния до неё, а не от других свойств, таких, как состав или температура. Он показал также, что третий закон Кеплера не совсем точен — в действительности в него входит и масса планеты: , где M — масса Солнца, а m₁ и m₂ — массы планет.

Поскольку движение и масса оказались связаны, эту  комбинацию гармонического закона Кеплера  и закона тяготения Ньютона используют для определения массы планет и спутников, если известны их орбиты и орбитальные периоды.

6. Используемая литература.

1. Гайденко П.П. Эволюция понятия науки. - М.: «Наука», 1980.  
   2. Диоген Лаэртский. О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов. - М.:  «Мысль», 1986.  
   3. Платон. Диалоги. - М.: «Мысль», 1986.  
   4. Платон Собр. Соч. т.3. - М.: «Мысль», 1994  
   5.  Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с древнейших времен до донца ХV111 в. - М.: «Наука», 1974.  
   6. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. – М.: Наука, 1989.  
   7. Кудрявцев П.С. История физики. Т,1. -  М.: Изд-во «Просвещение», 1956.  
   8. Спасский Б.И. История физики. В 2 т. – М.: Изд-во МГУ, 1963.

• Бете Г., Солпитер Э. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами — М.: Физматгиз, 1960. — 562 с.
• Бейдер Р. Атомы в молекулах. Квантовая теория. М.: Мир, 2001. — 532c.
• Веселов М. Г., Лабзовский Л. Н. Теория атома: Строение электронных оболочек — М.: Наука, 1986. — 328 с.
• Зоммерфельд А. Строение атома и спектры. Том 1 М.: ГИТТЛ, 1956.
• Зоммерфельд А. Строение атома и спектры. Том 2 М.: ГИТТЛ, 1956.
• Шпольский Э. В. Атомная физика. Том 2. Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома 4-е изд. М.: Наука, 1974.

·  Michael F. L’Annunziata. Handbook of Radioactivity Analysis — 2003. — ISBN 0124366031.

·  H. F. Beyer, V. P. Shevelko. Introduction to the Physics of Highly Charged Ions — CRC Press, 2003. — ISBN 0750304812.

·  Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. {{{заглавие}}} — Elsevier, 2001. — ISBN 0750674636.

·  J. Dalton. A New System of Chemical Philosophy, Part 1 — London and Manchester: S. Russell, 1808.

·  Wolfgang Demtröder. Atoms, Molecules and Photons: An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics — 1st ed. — Springer, 2002. — ISBN 3540206310.

·  Richard Feynman. Six Easy Pieces — The Penguin Group, 1995. — ISBN 978-0-140-27666-4.

·  Grant R. Fowles. Introduction to Modern Optics — Courier Dover Publications, 1989. — ISBN 0486659577.

·  Mrinalkanti Gangopadhyaya. Indian Atomism: History and Sources — Atlantic Highlands, New Jersey: Humanities Press, 1981. — ISBN 0-391-02177-X.

·  David L. Goodstein. States of Matter — Courier Dover Publications, 2002. — ISBN 048649506X.

·  Edward Robert Harrison. Masks of the Universe: Changing Ideas on the Nature of the Cosmos — Cambridge University Press, 2003. — ISBN 0521773512.

·  Tatjana Jevremovic. Nuclear Principles in Engineering — Springer, 2005. — ISBN 0387232842.

·  James Lequeux. The Interstellar Medium — Springer, 2005. — ISBN 3540213260.

·  Z.-P. Liang, E. M. Haacke. Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering: Magnetic Resonance Imaging / J. G. Webster — John Wiley & Sons, 1999. — Т. 2. — P. 412—26. — ISBN 0471139467.