Welche Experimente beweisen die Atomtheorie?

Ich würde sagen, dass ein Experiment, das die atomare Natur der Dinge demonstriert, die Beobachtung der Brownschen Bewegung ist . Aber es ist nicht das Experiment selbst, das überzeugt, dass Dinge aus Atomen bestehen, sondern vielmehr seine theoretische Erklärung, die Einstein in einer seiner Arbeiten von 1905 gegeben hat (eigentlich befasste sich Einsteins Arbeit für seine Doktorarbeit mit dem Thema Atomtheorie, und es gibt mehrere Veröffentlichungen in der Zeitraum 1903-1905). Natürlich gibt es auch die Beobachtung von Rayleigh, der Avogadros Zahl anhand der Entfernung berechnete, aus der er die Gestalt des Mount Everest erkennen konnte, unter der Annahme, dass Licht von Atomen gestreut wird und deshalb weit entfernte Objekte verschwommen aussehen (1,2). Auch Streuexperimente demonstrierten die atomare Natur der Dinge.

(1) Rayleigh, Über die Übertragung von Licht durch eine Atmosphäre, die kleine Partikel in Suspension enthält, in Scientific Papers von Lord Rayleigh Vol. 4, S. 247–405, New York: Dover, 1899/1964.

(2) P. Pesic, Eur. J. Phys. 26, 183 (2005) .

(3) Patterson, G. Jean Perrin und der Triumph der Atomdoktrin (2007) Endeavour, 31 (2), S. 50-53 .

Ich habe einmal gehört, wie Uhlenbeck in den Weihnachtsferien an der Rockefeller Univ. Jahre zuvor. Er erzählte von einem veröffentlichten Argument, das er Einstein um 1905 zuschrieb (glaube ich), dass Atome real seien, wenn man ihre Anzahl pro Mol (Avogadros Zahl) auf viele verschiedene unabhängige Arten zählen könnte, und man immer mehr oder weniger das Gleiche erhalte Antworten. Die Brownsche Bewegung, das Gasgesetz, das Zählen mit einem Rasterkraftmikroskop, die Röntgenbeugung, das Ausbreiten eines Ölfilms und viele andere Möglichkeiten würden alle als Nebenargumente zum Hauptargument zählen, dh dass Atome real sind. Wenn jemand die Referenz(en) kennt, würde ich sie schätzen.

Das war damals eine Live-Frage. Beispielsweise war Mach, der 1916 starb, offenbar ein Atomskeptiker.

Keine Experimente beweisen irgendeine Theorie. Experimente können nur Theorien widerlegen.

Die Geschichte der Atome ist definitiv mit der Quantenmechanik verflochten. Es gibt viele Merkmale der Quantentheorie, die die atomare Natur unserer Welt deutlich machen. Aber hier möchte ich ein früheres Ergebnis anführen.

Thomsons Entdeckung des Elektrons im Jahr 1897 zeigte nicht nur, dass Atome existieren, sondern auch, dass sie eine Unterstruktur haben.

Ich denke, dass die Punkte, die über Einsteins theoretische Erklärung für die beobachtete Brownsche Bewegung und die beobachteten Perrin-Experimente dazu gemacht wurden, ziemlich gültig sind. Aber vielleicht könnte man darüber streiten, dass die Kräfte auf den Pollen tatsächlich von Molekülen erzeugt wurden … nicht von Atomen … und vielleicht könnte man dem Punkt widerstehen, indem man mehr als nur spitzfindig ist: Es bewies die Realität von Dingen, die zu klein waren auf der Skala von Atomen zu sehen, aber die Atomtheorie ist ein wenig mehr als das.

Rutherfords Alpha-Teilchen-Streuexperimente spielten auch eine wichtige Rolle, abgesehen davon, dass sie die Idee der atomaren Struktur vermittelten (obwohl sie im OP subatomar genannt wird, was stimmt). Die Kombination von Rutherford und Rayleigh und Einstein-Perrin und dem Millikan-Öltropfen-Experiment könnte die beste experimentelle Bestätigung der Atomtheorie sein. Schließlich braucht eine ganze Theorie mehrere verstärkende Experimente zu einer ganzen Reihe von Phänomenen, um sie wirklich zu stützen, ein Punkt, der auch von Einstein angesprochen wurde, wie in der Antwort von Herrn Goldberg zitiert.

Die Beantwortung der Frage erfordert ein gewisses Verständnis der anhaltenden Kontroversen in der Wissenschaftsphilosophie. Ontologie bezieht sich auf die Existenz von Objekten und Wirkungen, und Epistemologie bezieht sich auf menschliches Wissen – wie können wir etwas über die Existenz von Objekten und Wirkungen erfahren. Für nicht beobachtbare Objekte und Effekte kann es fast per Definition NUR indirekte Beweise für ihre Existenz geben (wie die Brownsche Bewegung für Moleküle). "Realistische" Wissenschaftsphilosophien argumentieren, dass solche indirekten Beweise ausreichen, um (pragmatisch) auf die Existenz nicht beobachtbarer Objekte zu schließen. „Empiristische“ Philosophien besagen, dass die Wissenschaft nicht von der Existenz oder Nichtexistenz von Nichtbeobachtbaren abhängt. Nach diesen empiristischen Philosophien kann die Frage "ob Atome existieren oder nicht" niemals entschieden werden,

Die von Bhaskar Roy entwickelte Wissenschaftsphilosophie namens „Critical Realism“ bietet wesentliche Klarheit darüber, wie Philosophie für die zu betrachtende Fragestellung wichtig ist, die in zwei verschiedene Fragen zu entpacken ist. Die ontologische Frage "Existieren Atome (als Teil der äußeren Realität)?" wird die gleiche Antwort haben, unabhängig davon, ob Menschen in der Nähe sind, um diese Frage zu stellen. Die erkenntnistheoretische Frage lautet: Wie können wir etwas über die Existenz von Atomen erfahren (insbesondere da sie für unsere fünf Sinne nicht wahrnehmbar sind)? Die Antwort hängt jetzt von unseren menschlichen Sinnen, Erfahrungen, Logik, Theorien usw. ab und nicht nur von der äußeren Realität. Eine entscheidende Unterscheidung ist zwischen „sicherem Wissen“ und „unsicherem Wissen“. Wenn wir fragen: „Können wir sicher sein, dass Atome existieren?“, muss die Antwort NEIN lauten. Atome sind eine Theorie über die äußere Realität, die eine Erklärung für eine Vielzahl von Phänomenen liefert. Dies liefert starke indirekte Beweise für ihre Existenz. Trotzdem ist es immer möglich, dass morgen eine andere Theorie auftaucht, die all diese Phänomene erklären kann. Wenn zum Beispiel die Stringtheorie wahr ist, dann ist das, was wie ein Atom aussieht, wirklich etwas anderes, das sich auf den Skalen, die wir beobachten können, als Atom manifestiert. Es können sogar noch radikalere Theorien zutreffen, die ganz auf Materie verzichten. dann ist das, was wie ein Atom aussieht, in Wirklichkeit etwas anderes, das sich auf den Skalen, die wir beobachten können, als Atom manifestiert. Es können sogar noch radikalere Theorien zutreffen, die ganz auf Materie verzichten. dann ist das, was wie ein Atom aussieht, in Wirklichkeit etwas anderes, das sich als Atom auf den Skalen manifestiert, die wir beobachten können. Es können sogar noch radikalere Theorien zutreffen, die ganz auf Materie verzichten.

Eine Schule der Philosophie vertritt die Ansicht, dass Wissen sicher sein muss. Wenn wir das akzeptieren, können wir niemals wissen, dass Atome existieren. Die pragmatischen Philosophen hingegen lassen eine gewisse Unsicherheit im Wissen zu. Aus pragmatischer Sicht scheint die Existenz von Atomen im Moment die beste Hypothese zu sein, die es uns ermöglicht, eine Vielzahl von Phänomenen zu erklären, und ist kohärent mit vielen anderen weithin akzeptierten Theorien - diese Kohärenz liefert auch zusätzliche indirekte Beweise für Existenz.