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原子が存在することが、単なる仮説ではなく、完全に証明されたのはいつのことでしょうか。
いつ、誰が、どういう実験によって、「原子が存在する。」ということを完全に証明したのですか。

A 回答 (4件)

物質が原子という粒で出来ているということはかなり早くから使われていた考えです。

粒の存在は気体、液体の拡散や混合である程度確かめられます。でも実体としての原子はわからないままでした。分子という塊についてはなおさら「?」でした。見えもしないのに何故そういうことが言えるのかという反対論は根強かったようです。
アボガドロの分子仮説というのがあります。「仮説」というのがついたままで教科書に載っていました。20~30年前でも「仮説」がついていました。ある分野の人達は分子が実在するとしてどんどん使っていました。有機化学の分野での使われ方はかなり先に進んだものだったようです。でも反対する人は「仮説」としてしか認めていませんでした。
分子の実在が公に認められたのはアボガドロ数の値が確定してからだということです。ペランの「原子」という本が岩波文庫にあります。その本の中に「いくつかの方法で求めたアボガドロ数がほぼ同じ値になるということはその元にある分子という実体が確かに存在するするということを示している」と書かれています。ブラウン運動の理論はアインシュタインですが測定はペランです。アインシュタインはブラウン運動の理論でノーベル賞をもらっています(1921年)がペランもこの仕事でノーベル賞をもらっています(1925年)。分子の存在の確定は20世紀になってからだという事です。それに従って原子も確定したことになります。

ちなみにアボガドロ数の意味でロシュミット数と呼んでいたこともありました。理化学辞典では0℃、1気圧で1cm3の気体の中に含まれる分子の数を最初に測定した(1865年)ことからの命名であるとあります。」個々の測定は結構早いのに個別のこととしてしか認められていなかったということのようです。
アボガドロの法則が発表されたのは1811年です。
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この回答へのお礼

ご回答は大変参考になりました。

ペランという人は、単にアインシュタインの示した実験を行ったというだけでノーベル賞をもらえたのでしょうか。
ウー(呉健雄)女史は、パリティ対称性の破れに関して、ヤン(楊振寧)とリー(李政道)の示した実験を実際に行った人ですが、ノーベル賞はもらえませんでしたよね。
ウー(呉健雄)女史がノーベル賞をもらえなかったのに、ペランがノーベル賞を受賞できた理由は何でしょうね。


ご回答していただき、どうもありがとうございました。

お礼日時:2006/12/16 15:16

完全に証明された時期は知りませんが,


化学の分野ではドリトンの時代(19C初頭)には,ほぼ原子・分子という考え方が,確立されていたようです.
物理の分野では,マックスウェルやボルツマンなども気体分子運動論で原子・分子の存在を主張していました.(統計力学の不幸な点は,量子論的な効果を入れないとうまく説明できないのだが,その当時は量子力学がまだなかったという点だと思います.)しかしうまく説明できない要素もあり,アインシュタインのブラウン運動に関する論文(20C初頭)が決定的な裏づけになった様です.(マッハなどがかなり批判的だったので,化学の分野よりかなり遅い認知だったそうです.)
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
アインシュタインのブラウン運動の論文が高く評価されているということですね。
ご回答大変に参考になりました。

お礼日時:2006/12/16 15:09

原子があってこれこれこういう性質を持つ、とすると、いろいろな物理現象が説明できる(予測できる)ので、原子モデルは支持されています。


電子が存在するとか、陽子が存在するってのも同様。

なので、「原子」という概念を使わずに、原子を使った場合より物理現象を説明できる理論が出てきたら、そっちが支持されるとおもいます。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
まだ仮説にすぎないということでしょうか。
ご回答は大変参考になりました。

お礼日時:2006/12/16 15:07

Wikipediaの「原子」には、19世紀初頭という記載があります。


ただ、完全に証明と言うことは、物理学にはないようですよ。
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この回答へのお礼

ご回答は大変参考になりました。
たしか、1983年に,走査型トンネル顕微鏡(STM)にて、固体表面の原子を一つ一つ見ることに成功したと聞いたことがありますが、それが証明にはならないでしょうか。
もっと前に、原子の証明に成功した人はいないでしょうか。

ご回答していただき、どうもありがとうございました。

お礼日時:2006/12/16 15:05

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初歩的なミスで恥ずかしいです。
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ブラウン運動の観察からアボガドロ数を出したというペランの実験がなぜオストヴァルトを納得させることが出来たのかという点が理解しにくいところです。でもこれは重要な点であると思います。ペランのノーベル賞の受賞理由は「アボガドロ数の測定」ではありません。「分子の実在性の証明」です。

ブラウン運動をしている粒子(ブラウン粒子)は分子ではありません。
顕微鏡で見ることができる大きさですから1μm(=0.001mm)程度の大きさがあります。
従ってブラウン運動が分子運動であるという表現はそのままでは正しくないのです。
ブラウン粒子は水に浮いています。その水分子の衝突によってブラウン粒子が不規則な運動をします。
分子運動という言葉が直接当てはまるのは水の分子の方です。

アインシュタインの導いた式の中に出てくる粒子の質量、アボガドロ数はブラウン粒子についてのものです。
分子でないブラウン粒子の運動を観察して得られた数字が分子の存在の証拠になるというところがわかりにくいのです。(多くのサイトがこの点には触れていません。)
「水の中で水の分子と水の分子がぶつかって不規則な運動をする」ということと
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同等なものと考えています。
ブラウン粒子は1つの粒子の質量は大きいですが数が少ないです。
数が少ないという意味では気体粒子の分子運動と同等なものだと考える方がいいだろうということです。
そこで気体の状態方程式と同じ関係を使うことができることになります。
アボガドロ数は気体の状態方程式を通じてブラウン運動の式の中に入ってきます。
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普通は質量の大きな粒子を気体状態にもっていくのがむつかしいです。加熱して気体状態に持って行くということはできません。代わりに液体の中に分散させたのです。
液体の中に分散して存在する粒子を気体粒子と同じように見てもいいだろうということを保証している別の現象があります。浸透圧の理論として知られている式(ファントホッフの式・・・教科書に出てきています)は気体の状態方程式と同じ表現になっています。

ペランの本の25章は「ラウールの法則」、26章は「気体と希薄溶液との類似--浸透圧」です。
53章の「気体の法則の希薄乳濁液への拡張」の中で次のように書いています。

「それならばこれらの法則を立証する原子の集合体については何らの大きさの制限がないと考えられないだろうか。またブラウン運動によって活動する1つの粒子がこれを阻止する器壁上に与える衝突作用に関しても、普通の分子と何の差別のないというような具合に、すでに目で見ることができる粒であってもなおこれらの法則を精密に証明すると考えられないであろうか。簡単に言えば完全気体の諸法則は目で見られる粒子からなる乳濁液に適用できると考えられないだろうか。」

気体分子運動論だけでは不十分だということに関しては49章に次のような文章があります。
「まことに気体分子運動論は当然な脅威を引き起こした。しかし、その中に含まれている数多くの仮説のために、この理論だけではまだ完全な確信に導くには十分とは言えない。とは言え、もしわれわれが全く異なる種々の路から分子の大きさに対して常に同一の値を見出しうるに至るならば、やがて、この確信が生まれ出ることは疑いないことである。」

ここまで書いて、自分でもかなり納得のできるものになったように感じます。

#5、#6です。
#5に
ミスがありました。
>教科書には a=6.3 と簡単に書いてあります。 
初歩的なミスで恥ずかしいです。
「6.3」でなくて「6.0」ですね。

ついでにすこし

ブラウン運動の観察からアボガドロ数を出したというペランの実験がなぜオストヴァルトを納得させることが出来たのかという点が理解しにくいところです。でもこれは重要な点であると思います。ペランのノーベル賞の受賞理由は「アボガドロ数の測定」ではありません。「分子の実在性の証明」です。

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akatukinoshoujoさん、こんにちは。

>x-y+3z-1=0・・・・(1)
>x+2y-z-3=0・・・・(2)とおきましょう。
(1)(2)より、連立方程式を解いて、x、y、zをそれぞれどれか一つの文字で表していきます。

(1)×2 2x-2y+6z-2=0
(2)   x+2y-z-3=0
------------------------------これを足してみると
      3x+5z-5=0
      x=-5(z-1)/3・・・・(☆)

(1)   x-y+3z-1=0
(2)×3 3x+6y-3z-9=0
------------------------------これらを足し合わせると
      4x+5y-10=0
      4x=-5(y-2)
      x=-5(y-2)/4・・・・(★)

(☆)(★)より、yとzをxであらわせたので、つなげてみましょう。

x=-5(y-2)/4=-5(z-1)
もうちょっと整理すると、
x/5 =(y-2)/-4 =(z-1)/-3
となって、これは(0,2,1)を通り、方向ベクトルが(5,-4,-3)の
直線になることを示しています。


方程式が2つあるので、どれか一つの文字で表して、つなげてみるといいですね。
頑張ってください!!

akatukinoshoujoさん、こんにちは。

>x-y+3z-1=0・・・・(1)
>x+2y-z-3=0・・・・(2)とおきましょう。
(1)(2)より、連立方程式を解いて、x、y、zをそれぞれどれか一つの文字で表していきます。

(1)×2 2x-2y+6z-2=0
(2)   x+2y-z-3=0
------------------------------これを足してみると
      3x+5z-5=0
      x=-5(z-1)/3・・・・(☆)

(1)   x-y+3z-1=0
(2)×3 3x+6y-3z-9=0
------------------------------これらを足し合わせると
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Qボーアモデルの欠点?

”ボーアモデルは古典力学から量子力学への橋渡しになった初期の量子論である”
ということを聞いたのですが、
量子力学から見た場合、ボーアモデルのどこに欠点(矛盾)があるのでしょうか?

教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

> 量子力学から見た場合、ボーアモデルのどこに欠点(矛盾)があるのでしょうか?

 これは現在の知識から見るとって事でしょうか? それとも,当時の知識でって事でしょうか?

 前者でしたら既にある回答で良いのかもしれませんが,後者であれば「当時そこまでの知識があったのでしょうか?」という疑問が。

 手元に『「量子論」を楽しむ本』(佐藤勝彦監修,PHP文庫)がありますが,この中では次の様な事が指摘されています。

●「量子条件」などの仮定を何の根拠もなく持ちだして勝手に使用している点。例えば,「決められた軌道を回る電子がなぜ光を出さないのか」を説明していない。

 当時の物理学では「回転する電子は光を放つ」が常識で,この点がラザフォードの原子模型の欠陥とされていたそうです。が,ボーアはこの欠陥を説明していないそうです。

●ボーアの原子模型は水素原子にしか成り立たない。

 水素原子の次に簡単で,電子2個を持つヘリウム原子の線スペクトルは説明できなかったそうです。後からわかった所では,電子を1個しか持たない非常に簡単な構造の水素原子だったため,ボーアの理論がうまく当てはまったそうです。

参考になれば幸いです。

> 量子力学から見た場合、ボーアモデルのどこに欠点(矛盾)があるのでしょうか?

 これは現在の知識から見るとって事でしょうか? それとも,当時の知識でって事でしょうか?

 前者でしたら既にある回答で良いのかもしれませんが,後者であれば「当時そこまでの知識があったのでしょうか?」という疑問が。

 手元に『「量子論」を楽しむ本』(佐藤勝彦監修,PHP文庫)がありますが,この中では次の様な事が指摘されています。

●「量子条件」などの仮定を何の根拠もなく持ちだして勝手に使用して...続きを読む


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