Cтраница 3
Начнем с последнего вопроса, так как для специального типа вещества ответ на него был дан уже в XIX веке: я имею в виду кинетическую теорию газов и ее распространение с помощью статистической механики Гиб-бса на более общие системы, находящиеся в статистическом равновесии. Но объяснение Эйнштейном в 1904 году броуновского движения и последующая работа Смолухов-ского в 1906 году обеспечили прямое физическое доказательство справедливости кинетической теории и привели Перрена в 1909 году к надежной оценке числа атомов в граммолекуле. [31]
Тот факт, что статистическая теория является правильной, был доказан с помощью наблюдений действительных отклонений и флуктуации относительно средних величин. Наиболее известно из явлений такого рода броуновское движение. Маленькие частицы, семена растений, сигаретный дым обнаруживают беспорядочное движение, которое, согласно Эйнштейну и Смолухов-скому, является результатом того, что удары молекул воздуха или воды, окружающих каждую частицу, не компенсируются полностью. Следовательно, такая частица в течение малого промежутка времени движется иногда в направлении, противоположном тому, которое ей предписано термодинамикой. Этот факт ясно показывает, что предсказания термодинамики законны лишь в среднем и что отклонения могут проявляться постоянно. Одно из самых важных следствий этих флуктуации - это голубой цвет неба; он является следствием самопроизвольных сжатий и расширений воздуха, на которых рассеивается солнечный свет. [32]
Однако вывод этой формулы не был им опубликован. Из теоретических исследований, проделанных значительно позже ( Красин - Эрген, 1936), видно, что электровязкостны. Впрочем и до настоящего времени не выяснено окончательно, насколько правильно вышеуказанная формула отражает повышение вязкости вследствие электрического заряда коллоидных частиц. Во вяком случае, опытным путем установлено ( Кроит), что вязкость коллоидов существенно зависит от ь-потенцнала, но эта зависимость, по всей вероятности, выражена значительно слабее, чем зависимость, предусматриваемая формулой Смолухов-ского. Согласно этой формуле, электровязкостный эффект должен проявляться в гораздо меньшей степени, чем это следует из формулы Смолуховского. [33]
Теория кинетики быстрой коагуляции создана польским ученым Смолуховским. Основные положения, из которых исходил СмолуХбвский, сводятся к тому, что между частицами золя действуют силы притяжения и отталкивания; последние ослабевают при введении электролита и при концентрации электролита, вызывающей быструю коагуляцию, исчезают вовсе. Дальнейшее прибавление электролита не может ускорить коагуляцию. Частицы такого астабилизованного золя при сближении в процессе броуновского движения на достаточно близкое расстояние слипаются под давлением сил молекулярного притяжения, образуя агрегат, который совершает в дальнейшем броуновское движение как одно целое. Природу сил, действующих между частицами, Смолухов-ский не рассматривал. [34]
Поскольку Броун проводил свои эксперименты с цветочной пыльцой ( в июне-августе 1827 г.), предположили, что движение имеет биологические причины. Великой заслугой Броуна является экспериментальное доказательство исключительно физической природы этого явления. Степень развития микрофизики тогда не позволяла объяснить это явление научно. Неудивительно, что даже в 1879 г. немецкий ботаник К. Пуанкаре на одной из лекций ( в Париже в 1904 г.) утверждал, что когда большие частицы размером приблизительно 0 1 мм со всех сторон много раз ударяются движущимися атомами, то эти частицы остаются на месте, так как по закону больших чисел случайные столкновения нейтрализуют друг друга, однако в случае более мелких частиц воздействие толчков недостаточно для их общей нейтрализации, поэтому частицы двигаются зигзагообразно. Количественное объяснение явления было дано в 1905 г. Эйнштейном и польским ученым Смолухов-ским независимо друг от друга. Отсюда вытекает, что мгновенная скорость частиц в любой момент времени должна равняться бесконечности, следовательно, при определении мгновенной скорости для броуновского движения возникают проблемы. [35]