Согласно законам электродинамики, любое тело (частица), имеющее электрический заряд и дви­жущееся с ускорением, обязательно должно излучать элект­ромагнитную энергию. Но в этом случае электроны очень быстро потеряли бы свою кинетическую энергию и упали на ядро. С этой точки зрения, оставалась непонятной необычай­ная устойчивость атомов. Кроме того, в соответствии с зако­нами электродинамики, частота излучаемой электроном элек­тромагнитной энергии должна быть равна частоте собствен­ных колебаний электрона в атоме или (что то же)

числу оборотов электрона вокруг ядра в секунду. Но в этом случае спектр излучения электрона должен быть непрерывным, так как элек­трон, приближаясь к ядру, менял бы свою частоту. Опыт же показывал другое: атомы дают электромагнитное излучение только определенных частот (именно поэтому атомные спек­тры называют линейчатыми, т. е. состоящими из вполне опре­деленных линий).

Такая определенность спектра, его ярко вы­раженная химическая индивидуальность очень трудно совме­щается с универсальностью электрона, заряд и масса которого не зависят от природы атома. Разрешение этих противоречий выпало на долю извест­ного датского физика Нилъса Бора (1885-1962), предложив­шего свое представление об атоме. Последнее основывалось на квантовой теории, начало которой было положено на рубе­же XX века немецким физиком Максом Планком (1858-1947).

Планк выдвинул гипотезу, гласящую, что испускание и погло­щение электромагнитного излучения может происходить толь­ко дискретно, конечными порциями — квантами. Н. Бор, зная о модели Резерфорда и приняв ее в качестве исходной, разра­ботал в 1913 г. квантовую теорию строения атома. В ее основе лежали следующие постулаты: в любом атоме существу­ет несколько стационарных орбит (стационарных состояний)

электронов, двигаясь по одной из которых электрон может су­ществовать, не излучая электромагнитной энергии; при пере­ходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту проис­ходит увеличение энергии атома и, наоборот, при переходе электрона на орбиту, более близкую к ядру, имеет место умень­шение энергии атома.

Предложенная Бором модель атома, которая возникла в результате развития исследований радио­активного излучения и квантовой теории, фактически явилась дополненным и исправленным вариантом планетарной моде­ли Резерфорда. Поэтому в истории атомной физики говорят о квантовой модели атома Резерфорда — Бора. Следует отметить, что научные заслуги Резерфорда не ограничиваются исследованиями, приведшими к упомянутой планетарной модели атома.

Совместно с английским хими­ком Фредериком Содди (1877-1956) он провел серьезное изу­чение радиоактивности. Резерфорд и Содди дали трактовку радиоактивного распада как процесса превращения химичес­ких элементов из одних в другие: «Неизменяемость свойства электронов при обычных физических и химических процес­сах, — писал Н. Бор, — непосредственно объясняется тем, что в таких процессах, хотя связи электронов и могут сильно меняться, ядро остается без изменений».

«Рсзерфордом была доказана и взаимная превращаемость атомных ядер под дей­ствием мощных сил. Тем самым Резерфорд открыл совер­шенно новую область исследований, которую часто называ­ют «современной алхимией» [18]. Надежды алхимиков (получать одни химические элемен­ты, чаще всего — золото, из других), которые рухнули в связи с открытием во второй половине XVIII века Лавуазье закона неизменяемости химических элементов, вдруг, в начале XX в.

, когда оказалось, что в результате радиоактивного распада не­которые элементы самопроизвольно превращаются в другие, вновь ожили. Это было поистине научной сенсацией. Наука XX века принесла немало сенсационных открытий, многие из которых совершенно не укладывались в представление обы­денного человеческого опыта. Третья научная революция связана с переходом на каче­ственно новый уровень абстрактного мышления.

Ярким при­мером этого может служить теория относительности, со­зданная в начале нашего столетия. Специальная теория от­носительности основывалась на том, что — в отличие от механики И. Ньютона — пространство и время не абсолют­ны. Они органически связаны с материей и между собой. Когда А. Эйнштейна попросили выразить суть теории относитель­ности в одной, по возможности понятной фразе, он ответил: «Раньше полагали, что если бы из вселенной исчезла вся ма­терия, то пространство и время сохранились бы, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчез­ли бы также пространство и время» [19].

Таким образом, дан­ные науки утверждали представление о существовании един­ства материального мира во всех его проявлениях. К числу явлений для объяснения которых потребовался высокий уровень абстрактного мышления относится и фото­эффект. (Электрон выбивается из металла под действием от­дельного светового кванта или фотона, который при этом те­ряет свою энергию.

Часть этой энергии уходит на разрыв свя­зи электрона с металлом. Энергия электрона зависит от частоты светового кванта и энергии связи электрона с ме­таллом.) Казалось, что корпускулярная теория материи тор­жествует. Корпускулярные свойства фотона подтверждало наличие светового давления (упоминавшиеся ранее опыты русского физика П. Н. Лебедева, 1899 г.).

Но вскоре выясни­лось, что определить энергию фотона (частицы света, не об­ладающей массой покоя) можно было, только представляя его себе в виде волны с соответствующей длиной и частотой. Получалось, что фотон — это одновременно и волна и части­ца. Распространяется он как волна, излучается и поглощает­ся — как частица. А может просто частица, движущаяся в упругой среде и создающая волновые колебания вокруг себя подобно камню, брошенному в воду?

Ведь позднейшие от­крытия показали, что физический вакуум совсем не пуст. Опытное подтверждение существования волновых свой­ств материи было получено в результате наблюдения дифрак­ции электронов в эксперименте, поставленном в 1927 г. амери­канским физиком Клинтом Дэвиссоном (1881--1958) и Лес­тером Джермером (1896-1971). Быстрые электроны, проходя сквозь очень тонкие пластинки металла, вели себя подобно свету, проходящему мимо малых отверстий или узких щелей.