Epicuro riprende nella fisica la teoria atomistica di Democrito. La novità introdotta da sta nel fatto che egli non considera più la forma degli atomi ma il loro peso. Mentre per Democrito o Leucippo il moto vorticoso degli atomi permetteva lo scontro e la formazione dei corpi per Epicuro gli atomi, infiniti di numero, eternamente si muovono per il loro stesso seguendo un percorso rettilineo per linee parallele in un vuoto a sua volta infinito. Questa concezione del moto degli atomi avrebbe comportato l'impossibilità dell'incontro degli atomi e la loro aggregazione nei corpi. Epicuro allora introduce nella sua teoria il fenomeno della deviazione casuale che interviene nella caduta in verticale degli atomi facendoli deviare dal loro percorso verticale determinandone così collisioni in base alle quali questi possano aggregarsi originando i corpi estesi. Su questa sorta di pioggia degli atomi l'intervento della deviazione può interrompere il fenomeno naturale che si stava formando dando luogo ad un altro diverso effetto.
Democrito e l'atomismo Democrito, filosofo greco, è rimasto legato alla sua celebre teoria atomista considerata, anche a distanza di secoli, una delle visioni più “scientifiche” dell'antichità. Democrito può essere considerato il “padre delle fisica”, così come Empedocle lo era stato per la chimica. Alla base dell'ontologia di Democrito c’erano i due concetti di atomo e di vuoto. Democrito per certi aspetti sostituì l'opposizione logica eleatica tra essere e non essere con l'opposizione fisica tra atomo e vuoto: l’atomo costituiva l'essere, il vuoto rimandava in un certo senso al non essere. Per Democrito un atomo costituiva l'elemento originario e fondamentale dell'universo, nonché il fondamento metafisico della realtà fisica; ciò significava che gli atomi non venivano percepiti a livello sensibile (realtà fisica) ma solo su un piano intelligibile, ossia attraverso un procedimento intellettuale che scomponeva e superava il mondo fisico-corporeo. C'è da precisare che l'atomo democriteo non costituiva in sé un'intelligibilità pura, come sarà l'idea di Platone, in quanto esso possedeva un'essenziale consistenza materiale: tuttavia era pur sempre una realtà intelligibile poiché sfuggiva ai sensi e si coglieva solo mediante l'intelletto. La realtà degli atomi costituiva per Democrito l'arché, quindi l’essere immutabile ed eterno. Gli atomi erano concepiti come particelle originarie indivisibili: essi cioè erano quantità o grandezze primitive e semplici (ovvero non composte), omogenee e compatte, la cui caratteristica principale è l'indivisibilità. Democrito, quindi, contrappose alla divisibilità infinita dello spazio geometrico, sostenuta da Zenone con i suoi paradossi l'indivisibilità dello spazio fisico, che trovava appunto nell'atomo un limite invalicabile. Gli atomi dunque, in quanto principio primo di ogni realtà, erano eterni ed immutabili: essi non erano stati generati né potevano essere distrutti, ma esistevano da sempre e sempre sarebbero esistiti. Gli atomi, però, in quanto particelle quantitative (quindi del tutto diversi dai semi qualitativi di Anassagora), costituivano il pieno, che rimandava necessariamente alla realtà di un vuoto in cui potersi collocare, in cui poter esistere. Il vuoto infinito costituiva quindi anch'esso una realtà originaria analoga a quella degli atomi, poiché rendeva possibile la loro esistenza: infatti gli atomi non sarebbero stati nemmeno pensabili senza uno spazio vuoto infinito entro cui potersi muovere incessantemente. Come si è già accennato, gli atomi possedevano il movimento come loro caratteristica intrinseca: essi infatti si muovevano eternamente e spontaneamente nel vuoto, incontrandosi e scontrandosi. Il divenire del cosmo e della natura e la molteplicità degli enti erano dovuti proprio a questo incessante movimento da cui tutto si formava per poi disgregarsi. Il movimento quindi costituiva una proprietà intrinseca e spontanea degli atomi e, come tale, non era generato da una causa esterna ad essi: spontaneamente, per loro natura, essi si muovevano. Gli atomi democritei erano del tutto privi di determinazioni qualitative: sono fatti tutti della medesima materia, ma differiscono per quanto riguarda gli aspetti quantitativi, vale a dire forma, ordine e posizione.
Robert Boyle è stato un chimico, fisico, inventore e filosofo naturalista irlandese. Nel 1661 Robert Boyle pubblicò il suo famoso libro “Il chimico scettico”. Boyle dimostrò che non c'erano prove sperimentali a sostegno delle idee di Aristotele che considerava ogni materia formata da terra, aria, fuoco e acqua (le quattro sostanze allora ritenute elementari). Per Boyle la materia era formata da particelle e tutte le sostanze erano costituite da atomi diversi. Il suo modello della materia era sorprendentemente simile a quello oggi accettato dalla comunità scientifica.
Nel 1629 Niccolò Cabeo e Francis Hauksbee descrissero i fenomeni dell'attrazione e repulsione elettrica La carica elettrica è responsabile dell'interazione elettromagnetica, essendo sorgente del campo elettromagnetico. La carica elettrica è una grandezza quantizzata.
John Dalton è stato un chimico, fisico, meteorologo e insegnante inglese. Nel 1803, per primo cercò di descrivere l'atomo e lo fece basandosi su due delle tre leggi fondamentali della chimica (la terza la formulò lui stesso nel 1808). Dalton, per creare il suo modello atomico, si baserà su dei punti fissi. In particolare, i primi tre punti implicano che in una reazione chimica gli atomi rimangono invariati in numero e in massa e ciò è in accordo con la legge di conservazione della massa di Lavoisier, mentre il punto quattro è in accordo con la legge delle proporzioni definite di Proust. 1.La materia è formata da atomi piccolissimi, indivisibili e indistruttibili. 2.Tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno uguale massa. 3.Gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi. 4.Gli atomi di un elemento si combinano, per formare un composto, solamente con numeri interi di atomi di altri elementi. 5.Gli atomi non possono essere né creati né distrutti, ma si trasferiscono interi da un composto ad un altro. Dalton stesso enunciò la legge delle proporzioni multiple: "Quando un elemento si combina con la stessa massa di un altro elemento, per formare composti diversi, le masse del primo elemento stanno tra loro in rapporti semplici, esprimibili mediante numeri interi e piccoli." Probabilmente Dalton immaginò l'atomo come una microscopica sfera completamente piena e indivisibile ma, come in seguito dimostrarono le esperienze di Thomson e Rutherford, si scoprì che esso poteva essere scomposto.
Elaborò la prima teoria moderna dell'elettromagnetismo. Le quattro equazioni di Maxwell dimostrano che l'elettricità, il magnetismo e la luce sono tutte manifestazioni del medesimo fenomeno: il campo elettromagnetico. Maxwell dimostrò che il campo elettrico e magnetico si propagano attraverso lo spazio sotto forma di onde alla velocità costante della luce. Nel 1864 propose che la natura ondulatoria della luce fosse la causa dei fenomeni elettrici e magnetici.
Il modello atomico di Thomson anche detto modello a panettone dell'atomo proposto da Joseph John Thomson, che scoprì l'elettrone nel 1897, fu proposto nel 1904 prima della scoperta del nucleo atomico. In questo modello, l'atomo è costituito da una distribuzione di carica positiva diffusa all'interno della quale sono inserite le cariche negative. Nel complesso l'atomo è elettricamente neutro. Thomson chiamava queste cariche negative "corpuscoli". Il modello fu confutato da Ernest Rutherford nel 1911 che propose un proprio modello atomico alternativo nel quale la carica positiva era concentrata in un nucleo. Henry Moseley nel 1913 mostrò che la carica nucleare era molto simile al numero atomico. Infine Niels Bohr propose il modello atomico che porta il suo nome, nel quale un nucleo che contiene delle cariche positive è circondato da un ugual numero di elettroni negli orbitali atomici. Gli elettroni contenuti all'interno della carica positiva non sono né statici, né disposti casualmente. Thomson affermava che gli elettroni erano liberi di ruotare all'interno della carica positiva. Queste orbite erano stabilizzate nel modello dal fatto che quando un elettrone si allontanava del centro della nuvola di carica positiva sentiva una maggiore attrazione verso il centro a causa della presenza di una maggiore carica positiva all'interno della sua orbita.
Nel 1901 Planck passò dall'ipotesi quantistica alla vera e propria teoria quantistica, secondo la quale gli atomi assorbono ed emettono radiazioni in modo discontinuo, per quanti di energia, cioè quantità di energia finite e discrete. In tal modo anche l'energia può essere concettualmente rappresentata, come la materia, sotto forma granulare: i quanti sono appunto come granuli di energia indivisibili. La teoria dei quanti introduceva una relazione fra frequenza ed energia, e mostrava che particelle identiche se vibrano a frequenze diverse possiedono una quantità minima di energia diversa. Secondo la relatività generale, la massa si converte in energia e irradia una certa quantità in varie forme come onde luminose e calore. Questa proprietà comporterebbe una graduale perdita di energia da parte della materia e una graduale tendenza degli elettroni a collassare nel nucleo dell'atomo.
Schrödinger è stato un fisico e matematico austriaco. Famoso per la sua equazione che descrive il comportamento ondulatorio dell'elettrone.
Millikan misurò la massa e la carica di un elettrone scoprendo che essa era di ben 1/1830 più piccola di un atomo di idrogeno.Questa scoperta rivoluzionò la chimica e la fisica,dimostrando così che l'atomo non era la particella più piccola.
Nel 1911 Rutherford scoprì l'esistenza del nucleo. L'esperimento che gli consentì di scoprire il nucleo consisteva nel bombardare una lamina d'oro con particelle α. Ne uscì che alcune particelle venivano fermate dalla lamina altre invece venivano deviate a causa della repulsione elettrostatica. Di conseguenza Rutherford dedusse che la gran parte della massa con carica positiva si trovava in un nucleo di dimensioni molto piccole è calcolò la dimensione dell'atomo e del nucleo.Queste teorie però non si accordavano con le teorie dell'elettromagnetismo e infatti,una carica elettrica in moto emette energia sotto forma di radiazione elettromagnetica e l'elettrone, dotato di una carica elettrica, nella sua orbita intorno al nucleo avrebbe dovuto perdere continuamente energia e finire quindi col collassare sul nucleo. Nel 1912 Niels Bohr risolse il problema. Dichiarando che non c'è emissione di energia quando un elettrone orbita intorno a un orbita stazionaria. E che quindi gli elettroni occupano solo posizioni stabili,e per questo non collassano nel nucleo.
Fisico e matematico tedesco. Dimostra che il quadrato dell'equazione di Schrodinger è la probabilità di trovare l'elettrone in una zona intorno al nucleo, partendo dall'energia che possiede.
Per spiegare la stabilità dell'atomo, nel 1913 Niels Bohr propose un nuovo modello di atomo. Disse che in un atomo: 1) L'elettrone non può ruotare ad una distanza qualsiasi dal nucleo, le orbite degli elettroni non possono avere raggio qualsiasi, ma sono consentite solo alcune particolari orbite; 2)poichè ad ogni orbita corrisponde una certa energia, l'elettrone non può avere un'energia qualsiasi, ma solo particolari valori di energia (detti livelli energetici, o livelli di energia); si dice che l'energia degli elettroni è quantizzata ; 3) un elettrone normalmente rimane nella propria orbita, senza perdere (nè acquistare) energia; 4) quando si dà energia all'elettrone (mediante riscaldamento o con una scarica elettrica), questo passa da un'orbita interna - a minore energia - ad un'orbita esterna - a maggiore energia-, ma immediatamente torna all'orbita interna originaria restituendo - sotto forma di onde elettromagnetiche (a volte come luce visibile) - l'energia che aveva acquistato.
Nel 1930, in Germania, Walther Bothe e Herbert Becker, osservarono che se le particelle alfa del polonio, incidevano su nuclei di elementi leggeri, specificatamente berillio, boro e litio, era prodotta una radiazione particolarmente penetrante. In un primo momento si ritenne che potesse trattarsi di radiazione gamma. Il successivo contributo fu apportato tra il 1931 e il 1932 da Irène Curie e suo marito Frédéric Joliot-Curie: essi mostrarono che questa radiazione misteriosa, se colpiva paraffina o altri composti dell' idrogeno, ne provocava l'espulsione di protoni di alta energia.All'inizio del 1932, il fisico James Chadwick, eseguì delle misurazioni che mostrarono come l'ipotesi dei raggi gamma fosse insufficiente a dare conto dei dati osservativi. Egli suppose che la radiazione penetrante del berillio consistesse in particelle neutre dotate di massa quasi uguale a quella dei protoni, la cui esistenza era stata immaginata più di un decennio prima.
Nel 1918 ha studiato lo scattering dei raggi X, mentre nel 1923 ha trovato che la lunghezza d'onda di questi cresce all'aumentare dell'energia degli elettroni liberi incidenti. Il quanto di collisione ha un'energia inferiore rispetto al quanto del raggio originale. Questa osservazione ha successivamente portato all'applicazione del concetto di particella anche per la radiazione elettromagnetica o fotone.
Nel 1924 avanzò una straordinaria ipotesi che poggiava sul suo radicato convincimento dell'unità della natura: così come vi è un comportamento corpuscolare delle onde, così deve esserci un comportamento ondulatorio delle particelle. Per quanto riguarda l'elettrone in movimento, egli ipotizzò che anch'esso, in quanto particella possedesse un suo moto ondulatorio, con la lunghezza d'onda data dalla relazione: lung. onda=h/mv. La sua ipotesi venne confermata da Thomson.
Secondo Pauli, in un dato atomo non possono coesistere due eletrroni con i quattro numeri quantici uguali, n, l, m, ms (Principio di esclusione). Questo significa che in un determinato orbitale può venire descritto solo da due elettroni, i quali abbiano spin opposto.
Analizzando la teoria di Bohr, notò che parlare di orbite presuppone di conoscere contemporaneamente la posizione e la velocità e ciò è impossibile. Per questo formulò il principio di indeterminazione nel quale sosteneva che: esistono coppie di grandezze che non possono venire misurate contemporaneamete con la necessaria precisione; anzi, la precisione di misura dell'una è inversamente proporzionale alla precisone della misura dell'altra.
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