СКЛАПАЊЕ ПАМЋЕЊА

БОШКОВИЋЕВИ КВАНТНИ ПУТОКАЗИ

Руђер Бошковић (Влахо Буковац)

Руђер Бошковић (Влахо Буковац)

Као феникс из пепела, васкрснула је теорија коју су многи горостаси савремене науке запазили на буњишту историје. Имала је велики утицај на следеће генерације физичара и поплочала пут даљем развоју. Какав је то „Скадар на Бојани” он зидао?

Проф. др Драгослав Стоиљковић

Проф. др Драгослав Стоиљковић

Руђер Бошковић (1711-1787.) је 1758. објавио своје животно дело „Теорија природне филозофије сведена на један једини закон сила које постоје у природи”. Изучавала се у образовним установама широм света у 18, 19. и на почетку 20. века. Имала је много присталица и следбеника. А онда је све утихнуло. Мук. Нико ни да је помене.

Наука је крупним корацима напредовала. У 20. столећу се човек се винуо у свемир, слетео је на Месец. Завирио је у лавиринте атома и ћелијског пространства. Уочио је и спознао важност ДНК.

А онда је, као феникс из пепела, васкрснула Бошковићева теорија. Многи горостаси савремене су на буњишту историје науке запазили тај драгуљ. Теорија је имала велики утицај на следеће генерације физичара и поплочала пут даљем развоју (Бор, 1958). Појам поља силе који је он описао одиграо је одлучујућу улогу у развитку физике, а сама теорија постала је кључ за разумевање структуре материје (Хајзенберг, 1958). То је кључ за целокупну савремену физику (Ледермeн, 1993). Бошковићева филозофија постаће филозофија 21. века (Херисман).

Упркос томе, она се данас не изучава у школама и на факултетима. Сем ретких појединаца, чак и високо образовани људи ништа не знају о Руђеру Бошковићу: ко је био, када је живео, чиме се бавио, по чему је заслужан да многе улице, научне и образовне установе, па и један кратер на Месецу носи његово име?

А списак достигнућа и доприноса – у филозофији, астрономији, математици, физици, грађевинском и хидроинжењерству, па и у песништву – прилично је дугачак. За сада ћемо се ограничити само путоказе ка савременом схватању структуре материје.

Готфрид Вилхелм Лајбниц (Википедија)

И Лајбниц и Њутн: Руђер Бошковић прихвата претпоставку Готфрида Вилхелма Лајбница да су основни елементи материје сићушни као тачке, које су недељиве и немају величину. Од Исака Њутна преузима да између ових тачака постоје силе. Из тога је проистекао закључак: силе могу бити привлачне или одбојне, а смењују се зависно од растојања између тачака.

Спајањем тачака постају сложеније честице првог реда, спајањем ових настају честице другог, па затим трећег реда… Затим настају атоми, молекули, низови атома и виши нивои у структури материје. Сматра да за међудејство сваког пара честица, на било ком нивоу, важи закон приказан на цртежу.

Бошковићев закон сила – промена привлачне и одбојне силе (доња и горња ордината, редом) с променом растојања (апсциса) између елементарних тачака или честица.

При неким растојањима су одбојна и привлачна сила изједначене, а две честице су у равнотежи. Ту разликује две врсте случајева. У случајевима E, I, N и R су честице у постојаној равнотежи, јер ако се повећа (или смањи) растојање, појављује се привлачна (или одбојна) сила, која их враћа на претходни положај. Та растојања је назвао границама кохезије. У положајима G, L и P су честице у непостојаној равнотежи, јер при најмањој промени растојања настаје одбојна или привлачна сила, која их још више раставља или приближава. То су границе некохезије.

Теорија Руђера Бошковића је,
заправо, прва квантна теорија,
изречена век и по пре Макса Планка
и Нилса Бора, којима се обично
приписује заслуга за откриће.

Ка квантној теорији: Ако се нека масивна честица налази у центру, друга се може кретати по сфери (орбитали) чији је полупречник једнак некој граници кохезије. При том постоји онолико орбитала колико има тих граница. Руђер Бошковић указује да ова честица може да прелази с једне на другу орбиталу и при том мења брзину, а промена квадрата брзине је одређена вредност, сразмерна разлици површина испод одбојног и изнад привлачног лука између те две границе кохезије. Кад се то помножи с масом честице, и подели са два, добија се одређена промена енергије – „квант енергије” како се данас назива.

Теорија Руђера Бошковића је, заправо, прва квантна теорија, изречена век и по пре Макса Планка и Нилса Бора, којима се обично приписује заслуга за откриће.

Ка структури атома: Раније се у литератури редовно наводио значај Руђера Бошковића за откриће структуре атома, али се од 1920. то углавном изоставља. Најчешће се наводе Џон Далтон, Џозеф Џон Томсон, Ернест Радерфорд и Нилс Бор. А, како је заиста било?

Леукип и Демокрит су у 5. веку пре нове ере дошли на помисао да је све направљено од атома, сићушних недељивих честица. Џон Далтон је на почетку 19. столећа закључио да сваки хемијски елемент има своје најситније делиће и назвао их атомима, верујући да су недељиви. Утврђено је да, ипак, имају делове – негативно наелектрисане електроне и позитиван остатак атома. Поставило се питање како су размештени ови делови.

Вилијам Томсон (лорд Келвин) је од 1902. до 1907. истицао да се то питање може решити помоћу теорије Руђера Бошковића и предложио „планетарни модел атома”: позитивно наелектрисање је смештено у језгру атома, а електрони круже око њега. Као теоријску подлогу да се електрони крећу само по неким стазама око језгра, Џозеф Томсон је од 1903. до 1907. наводио „Бошковићев атом који делује на једну честицу средишњом силом, која се мења од одбојне до привлачне и од привлачне до одбојне неколико пута”.

Ернест Радерфорд је бивши студент и асистент Џозефа Томсона у Кембриџу. Потом је постао професор у Манчестеру. Опитима је 1911. потврдио планетарни модел, који је назван „Радерфордов модел”. Нилс Бор је 1912. боравио седам месеци код Томсона и четири месеца код Радерфорда, упознао се са овим резултатима, па је 1913. израчунао могуће стазе електрона, узимајући у обзир да електрони могу прећи са једне на другу орбиталу само ако приме или предају одређену количину (квант) енергије – што је Руђер Бошковић указао век и по раније. Данас се овај модел атома назива „Боров модел”.

Међутим, такви називи модела нису оправдани, сматра Хенри Винсент Џил и указује да је Бошковић дао „суштински елемент модерном схватању атома”, а „други су пожњели оно што је он посејао две стотине година раније“. По Џилу, то је „Бошковић-Томсонов” модел и није исправно да се занемари допринос Руђера Бошковића.

Ка сложенијим честицамa: Руђер Бошковић своје елементарне тачке никада није називао атомима. Међутим, многи тумачи његове теорије те тачке погрешно називају „Бошковићевим атомима”. Зато и не разматрају честице које он, заиста, зове атомима, а под тим појмом подразумева честицу која има делове. Атоми се спајају „тако да један увлачи своју квачицу у рупицу друге”. Да је „квачицу” једног атома означио као електрон, а „рупицу” другог као непопуњену орбиталу, то би одговарало савременом тумачењу спајања атома у молекуле.

За још крупнију честицу користи појам „молекул”, и то пола века пре Амедеа Авогадра и један век пре Станислаоа Канизара, којима се обично приписује откриће молекула!

Данас се сматра да је Херман Штаудингер 1920. први изнео хипотезу о постојању низова атома, тј. макромолекула (тзв. полимера). То није истина, јер је Бошковић још 1758. најавио да би се могле обликовати „спирале атома” и „големи низови тачака” који би имали голему „еластичну силу”. Потврђено је да постоје неки природни (беланчевине, целулоза, ДНК и РНК) и синтетски полимери и да имају све ове одлике.

Руђер Бошковић указује да би могао постојати низ малих коцки од атома смештеним у њиховим рогљевима. Речено савременим језиком, то би била наноцевчица квадратног пресека. Затим додаје да, ако би честице биле у рогљевима тетраедра, тело би имало бесконачну чврстоћу и несавитљивост. Ако би биле у једној равни, тело би се могло смотати „попут старих свитака”.

Када је почетком 19. века устновљено да се тврди дијамант и меки графит састоје од истих атома, тј. угљеника, Хемфри Дејви је предложио Бошковићево тумачење њихове структуре, што је касније и потврђено. Зато Пирс Вилијамс сматра да је „Бошковић је кумовао настанку структурне хемије” (1961).

Ка микро свету: „Било би могуће претпоставити да неке врсте (честица) немају никакве силе”. У том би случају честице те врсте „посве слободно прошла кроз супстанцију друге врсте без икакве колизије”. Још само да је те честице назвао „неутрино”, онда би ово Бошковићево схватање било као савремено.

Леон Ледерман (Википедија)

Описан је и значај Бошковићеве теорије за савремену теорију елементарних честица и глуона. Филип Ринард указује да се она може повезати са савременом теоријом кваркова. Штавише, нобеловац Лион Ледееман је 1993. написао да је Руђер Бошковић имао „једну замисао, потпуно лудачку за 18. век (а можда и за било који други)… Бошковић тврди, ни мање ни више, да је материја саздана од честица које немају никакве димензије! Ми нађосмо, ево пре двадесетак година, једну честицу која одговара том опису. Назвасмо је кварк”.

Филозофија 21. столећа

Открићем кваркова и све сложенијих честица (протона, неутрона, атома, молекула, макромолекула…) савремена наука је потврдила схватање Руђера Бошковића да постоји хијерархија материје и да се међудејство тих честица описује његовом теоријом. Не треба се томе чудити. Његов закон сила је био полазна претпоставка (хипотеза) за тумачење структуре и међудејства честица материје.

Када је структура материје спозната и теоријски и опитима се испитало међудејство честица, сасвим је разумљиво да се потврдила полазна претпоставка, тј. Бошковићев закон сила. То је уобичајени пут (хипотеза ® логичне последице ® опити и потврда ® доказана теорија) који савремена наука превали за неколико година.

Међутим, изградња пута од Бошковићевог закона сила до његове потврде била је попут „зидања Скадра на Бојани”. Утемељен је Бошковићем у 18. веку, грађен је и рушен, настављен у следећем и, у највећој мери, довршен у 20. столећу У том зидању су учествовала многа поколења научника, па се једноставно заборавило шта су били почетни темељи и ко их је поставио.

Ипак, посредством многих научника, његова схватања допиру до нас као ехо минулих времена, често нас наводећи да промишљамо као Бошковић, а да тога нисмо свесни. То су схватили горостаси савремене науке, када су хвалили да је његова теорија „поплочала пут даљем развоју”, имала „велики утицај” и „одлучујућу улогу” у развитку физике, и да је то „кључ за целокупну савремену физику” и „филозофија 21. столећа”.

 

О аутору

Станко Стојиљковић

Оставите коментар