* * *
Как вы доказали существование атомов?
Я использовал косвенное доказательство. Атомы слишком малы, чтобы видеть их невооруженным глазом, и даже самый лучший электронный микроскоп позволяет видеть объекты размером с миллионную долю миллиметра, то есть около 3000 атомов. Хотя в то время никто не знал их размеров, я понимал, что их можно обнаружить косвенным путем. Когда однажды я пил чай у одного из друзей, я вдруг задумался о движении молекул сахара, растворенного в воде, и придумал, как вычислить размер этих молекул.
* * *
Можете описать этот метод?
Я исходил из того, что, когда сахар попадает в воду, его вязкость увеличивается, то есть вода становится тяжелее и более плотной. Эту вязкость можно измерить. Я хотел понять, могу ли я получить математическую зависимость между размером молекул и этой измеримой вязкостью, и так вывести размер молекул. Я должен был сделать некоторые допущения о молекулах, чтобы вычислить эту зависимость.
* * *
Под допущениями вы подразумеваете попытку представить, на что похожа молекула?
Нет, этого я не мог представить. Мое допущение касалось формы и поведения молекул. В сущности, я стремился упростить задачу, чтобы было легче выполнить необходимые расчеты. Молекулы сахара в моих вычислениях — это идеальные сферы, которые двигаются в воде и не подвержены влиянию друг друга. Я знал, что реальные молекулы не могут быть совершенными сферами, но для моих расчетов это было несущественно. Это не повлияло бы на результат.
* * *
Была ли полученная зависимость очень сложной?
Мои вычисления состояли из двух этапов и включали два довольно простых уравнения. Новым был сам метод: я впервые получил формулу, содержащую размер молекулы и число Авогадро. Число Авогадро необходимо, потому что с его помощью вы можете вычислить количество молекул в определенном количестве вещества.
* * *
Профессор, помогите понять, что такое число Авогадро.
Число Авогадро — постоянное число, связанное со свойствами атомов. Оно полезно тем, что позволяет использовать вес в расчетах. Например, если мы знаем, что дюжина апельсинов весит два килограмма, мы можем определить количество апельсинов в большом ящике, взвесив ящик. Если апельсины в ящике весят 2000 килограммов, значит, там 1000 дюжин апельсинов. Это же быстрее и легче, чем пересчитать 12 000 апельсинов. Если вам нужно подсчитать частицы пыли, вы не будете взвешивать дюжину крохотных частиц. Наверное, лучше начать с миллиона. Число Авогадро намного больше миллиона, потому что оно необходимо для подсчета молекул, которые в 10 000 раз меньше частичек пыли. Вместо взвешивания дюжины или миллиона молекул вы взвешиваете число Авогадро молекул. Но сначала нужно хорошо знать число Авогадро, а определить 24-значное число не так легко. Поэтому предыдущие результаты не были очень точными.
* * *
Итак, с помощью вашего метода вы не только определили размер молекулы воды, но и более точную величину числа Авогадро.
Правильно.
* * *
И определение размера молекул и величины числа Авогадро доказало, что атомы существуют.
Эти вычисления привели к появлению доказательства. Я нашел несколько других методов определения размера молекул и величины числа Авогадро. Именно согласование всех независимых методов измерения этих величин убедило несколько оставшихся упрямцев в существовании атомов и молекул.
* * *
А какие другие методы вы нашли?
Самыми важными являются те, что описаны в моих работах о броуновском движении. В 1828 году ботаник Роберт Броун наблюдал в микроскоп, как зерна пыльцы, плавающие в воде, совершают хаотичные движения. Я не знал об исследовании Броуна, пока не начал писать собственную работу, поэтому посмотрел на эту проблему под другим углом. Я знал, что молекулы при комнатной температуре обладают значительной энергией, и спросил себя, достаточно ли велика эта энергия, чтобы двигать мельчайшие частицы материи, видные под микроскопом. Тогда это послужит чем-то вроде молекулярного микроскопа, который позволит наглядно представить себе движение невидимых молекул, наблюдая движение гораздо более крупных зерен пыльцы. Движение отдельного зерна при столкновении с отдельной молекулой не может быть измерено, но в хаосе множества случайных столкновений зерно иногда становится объектом многочисленных толчков с одной стороны, и тогда движение можно наблюдать.
