Atomul

[ICS]

Sa discutam despre atom si din punct de vedere filozofic.De exemplu atomul de hidrogen este format dintr-un nucleu si un electron si eu intreb ce anume face ca acest element sa fie stabil in univers atata timp cat nu se schimba niste conditii care l-ar putea face sa-si modifice structura?Electronul se misca pe orbita in jurul nucleului cu viteza extrem de mare si intreb oare ce anume face ca aest electron sa se miste la nesfarsit.Stiu ca exista frecare in anumite medii materiale vizibile.In interiorul unui atom este vid?Eu cred ca in interiorul unui atom exista un "microocean" energetic si intreb daca este asa atunci care este modul de miscare al electronului intr-un asemenea mediu?Putem mari sau micsora raza orbitei electronului si daca da atunci ce s-ar intampla cu atomul?

[Electron]

Sa discutam despre atom si din punct de vedere filozofic.

Ce inseamna pentru tine sa discuti "despre atom" din punct de vedere filozofic? Ca acest concept, aclea de atom, a fost rezultatul unui rationament mai mult filozofic decat stiintific e una, dar intrebarile pe care le pui tu pe aici nu au de-a face mai deloc cu filozofia. Daca tu crezi ca au de-a face cu filozofia, te rog sa explici ce legatura au intrebarile tale cu aceasta.

e-

[Adi]

Si eu cred ca aici e vorba de fizica, nu de filosofie, si o sa mut discutia la intrebari de fizica.

Raspunsurile pe scurt sunt:

Atomul de hidrogen este stabil pentru ca protonul si neutronul sunt stabili (adica traiesc la infinit) si apoi pentru ca electronul se invarte incontinuu in jurul protonului fara sa piarda energie. De ce asta? A fost un postulat al lui Niels Bohr in 1912 ca sa explice tocmai de ce atomul de hidrogen e stabil, iar apoi postulatul a fost incadrat in teoria cuantica, care a facut predictii matematice care au fost confirmate experimental.

Raspunde asta la intrebarea ta?

[constantin.a]

Adevarul e ca nu raspunde la intrebare. Nu cred ca este raspuns cu adevarat satisfacator de ce electronul este stabil pe orbita sau de ce atomul este stabil.

[Adi]

Nu crezi ca raspunsul meu este satisfacator sau crezi ca nu exista nici un raspuns satisfacator?

Eu cred ca legile fundamentale ale fizicii arata clar de ce atomul e stabil (in special teoria electrodinamicii cuantice).

[florin_try]

Atomul de hidrogen este stabil pentru ca protonul si neutronul sunt stabili (adica traiesc la infinit) .....

Eu stiam ca timpul de injumatatire al protonului e 10^ 40 ani sau ceva de genul asta.
Timp enorm pentru scala noastra, dar infim pentru o scala 10^1000 ani cind universul va fi doar energie electromagnetic foarte rece (de frecventa f. mica).

Sa discutam despre atom si din punct de vedere filozofic.

Pai filozofic atomul este interesant doar din perspectiva anticilor: exista un element ultim, elementar si fundamental ce nu poate fi divizat mai departe.
SI doar un numar mic de astfel de elemente ultime/fundamentale  e suficient sa reproduca enorma diversitate de substante observate in natura.
Ca principiu eu zic filosofii antici au avut dreptate. 108 atomi sunt suficienti sa dea diversitatea care o vedem. Ba mai mult: 3 particule elementare (e-, p+, neutron) sunt la fel suficiente de a duce la diversitatea structurala din jur. Iar multitudinea de particule elementare observate la mari energii in acceleratoare poate fi explicata prin citiva (4 sau 6) quarci.
In rest nu stiu nici un motiv pentru care ar fi interesant atomul d.p.d.v filosofic.

Restul intrebarilor tale sunt asa de profunde ca cele mai savante genii de cind a lumea asta au avut nevoie de mii de ani de gindire [cumulat] sa dea raspunsul pe care il avem azi oferit de mecanica cuantica, si tot exista dispute in anumite aspecte de fundament ale mecanicii cuantice in sensul ca o minoritate de oameni de stiinta se indoiesc de validitatea ei.

[ICS]

Si eu cred ca aici e vorba de fizica, nu de filosofie, si o sa mut discutia la intrebari de fizica.

Raspunsurile pe scurt sunt:

Atomul de hidrogen este stabil pentru ca protonul si neutronul sunt stabili (adica traiesc la infinit) si apoi pentru ca electronul se invarte incontinuu in jurul protonului fara sa piarda energie. De ce asta? A fost un postulat al lui Niels Bohr in 1912 ca sa explice tocmai de ce atomul de hidrogen e stabil, iar apoi postulatul a fost incadrat in teoria cuantica, care a facut predictii matematice care au fost confirmate experimental.

Raspunde asta la intrebarea ta?

Nu cred ca in cazul atomului putem vorbi de o axioma dar ma rog sa zicem ca Bohr are dreptate atunci as vrea sa stiu cum este posibil ca electronul sa aiba energie fara sa o piarda....oare asta nu inseamna ca de fapt atomul este un "microunivers" si si daca este atunci acest "microunivers" nu cedeaza energie in afara lui?Electronii si nucleul atomului "plutesc" in vidul acestui "microunivers"?De ce la nivelul atomului pe care eu il consider un "microunivers" nu ar putea exista fenomenul de expansiune cu atat mai mult cu cat in "vidul" cosmic exista atomi de hidrogen liberi?Si daca electronul nu pierde energie inseamna ca nici nu primeste energie?

[constantin.a]

Nu crezi ca raspunsul meu este satisfacator sau crezi ca nu exista nici un raspuns satisfacator?

Eu cred ca legile fundamentale ale fizicii arata clar de ce atomul e stabil (in special teoria electrodinamicii cuantice).

Nu cred ca exista un raspuns satisfacator.

[Electron]

Nu cred ca in cazul atomului putem vorbi de o axioma dar ma rog sa zicem ca Bohr are dreptate

Ar trebui sa vezi ce inseamna "axioma" in general si "principiu/postulat" in fizica, ca sa intelegi ce a facut Bohr. El nu a explicat nimic, a dat doar o formulare concisa a observatiilor facute experimental. A cere "o explicatie" sau o "justificare" a postulatelor (adica a continutului lor) este complet in afara stiintei.

atunci as vrea sa stiu cum este posibil ca electronul sa aiba energie fara sa o piarda....

Exprimarea ta inexacta transforma intrebarea ta intr-un nonsens.
Faptul ca "electronul are energie fara sa o piarda" (in cazul in care te referi la stabilitatea atomilor de hidrogen) este un fapt observat experimental.  Iar ceea ce se observa inseamna ca este posibil, in mod implicit.

oare asta nu inseamna ca de fapt atomul este un "microunivers"

Pana nu definesti ce intelegi tu prin "microunivers" intrebarea ta este irelevanta.

si si daca este atunci acest "microunivers" nu cedeaza energie in afara lui?

Depinde ce intelegi tu prin "microunivers".

Electronii si nucleul atomului "plutesc" in vidul acestui "microunivers"?

Ce intelegi tu prin "vidul acestui microunivers" ? E ca si cum ai intreba daca nucleonii se invart sau nu in globerulele milicansului. Poti raspunde la o asemenea intrebare inainte sa stii ce inseamna "globerule", "milicans" si mai ales "globerulele milicansului" (sau daca macar inseamna ceva si nu sunt doar niste inventii ad hoc) ?

De ce la nivelul atomului pe care eu il consider un "microunivers" nu ar putea exista fenomenul de expansiune cu atat mai mult cu cat in "vidul" cosmic exista atomi de hidrogen liberi?

Nimeni nu zice ca "nu poate exista" acel fenomen. Stiinta de azi zice insa ca nu s-a observa asa ceva pana acum. In alta ordine de idei, daca pe un fir de elastic ai insirate niste margele, si intinzi elasticul, ce legatura vezi tu intre indepartarea margelelor (dilatarea elasticului) si dilatarea margelelor insele ?

Si daca electronul nu pierde energie inseamna ca nici nu primeste energie?

In primul rand electronul ca particula poate primi si pierde energie (sa nu uitam ca "energia" depinde de sistemul de referinta folosit), s-a observat asta experimental foarte des. In al doilea rand, faptul ca atomul are o stare stabila (observata), nu implica in nici un caz ca nu poate primi energie (pe care sa o emita mai repede sau mai tarziu).


e-

[Adi]

Atomul de hidrogen este stabil pentru ca protonul si neutronul sunt stabili (adica traiesc la infinit) .....

Eu stiam ca timpul de injumatatire al protonului e 10^ 40 ani sau ceva de genul asta.
Timp enorm pentru scala noastra, dar infim pentru o scala 10^1000 ani cind universul va fi doar energie electromagnetic foarte rece (de frecventa f. mica).

Depinde ce intelegi prin adevar. Limita experimentala sau predictia teoretica. Predictia teoriei actuale (Modelul Standard) este ca protonul este stabil si traieste la infinit. S-a incercat sa se verifice asta experimental si s-a pus o limita inferioara, care este poate acel 10^40 miliarde de ani.

[Adi]

Nu cred ca in cazul atomului putem vorbi de o axioma dar ma rog sa zicem ca Bohr are dreptate atunci as vrea sa stiu cum este posibil ca electronul sa aiba energie fara sa o piarda....

Este o axioma in modelul teoretic al lui Bohr si a fost verifica experimental concret. Apoi cum a fost integrata in mod real in mecanica cuantica nu mai stiu. Acolo poate nu apare ca principiu fundamental al mecanicii cuantice, ci poate este doar o urmare a acestora. Dar istoric a fost intai o axioma menita sa explice de ce electronul nu cade in atomi si atomul este stabil.

oare asta nu inseamna ca de fapt atomul este un "microunivers" si si daca este atunci acest "microunivers" nu cedeaza energie in afara lui?

Nu, desigur ca nu inseamna. Ca sa insemne, ar trebui sa definesti microunivers, sa definesti ce proprietati are, cum poti verifica daca ceva este un microunivers si apoi sa arati ca atomul are acele proprietati. In general, crearea de termeni noi nu aduce nimic bun. Atomul este o aranjare a materiei fundamentale in Universul nostru, tot asa cum apoi moleculele sunt aranjari de atomi in Universul nostru. Atomul nu este asadar nici structura materiei nici cea mai joasa si nici cea mai de sus.

Electronii si nucleul atomului "plutesc" in vidul acestui "microunivers"?

Nu al microuniversului, ci al Universului nostru. Da, este vid. Si nu plutesc, ci fiecare isi vede de treaba lui, nucleul stand pe loc relativ la sistemul sau de referinta si electronii invartindu-se in jurul lui conform mecanicii cuantice.

De ce la nivelul atomului pe care eu il consider un "microunivers" nu ar putea exista fenomenul de expansiune cu atat mai mult cu cat in "vidul" cosmic exista atomi de hidrogen liberi?

Fenomenul are loc, doar ca este prea mic pentru a fi detectabil. Daca vrei ar fi undeva la zecimala a 40-a sa zicem.

Si daca electronul nu pierde energie inseamna ca nici nu primeste energie?

Da. Dar nu este energia electronului, ci a atomului. In general energia este a unui sistem. Dar da, un atom singur isi conserva energia interna, nici nu ii scade, nici nu ii creste, si atomul e stabil la infinit.

[florin_try]

Din http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/proton.html
citez:

"
It [proton] has long been considered to be a stable particle, but recent developments of grand unification models have suggested that it might decay with a half-life of about 10^32 years. Experiments  are underway to see if such decays can be detected. Decay of the proton would violate the conservation of baryon number, and in doing so would be the only known process in nature which does so.
"

[Adi]

Din http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/proton.html
citez:

"
It [proton] has long been considered to be a stable particle, but recent developments of grand unification models have suggested that it might decay with a half-life of about 10^32 years. Experiments  are underway to see if such decays can be detected. Decay of the proton would violate the conservation of baryon number, and in doing so would be the only known process in nature which does so.
"

Da, corect. Si asta nu contrazice cu nimic ce am zis inainte. Asta pentru ca teoria asta nu e teorie oficiala. Este o incercare de a completa teoria oficiala. Daca aceste completari teoretice se vor dovedi corecte, atunci ele prezic ca protonul este stabil. Deocamdata teoria oficiala, bazata pe faptele experimentale din prezent, se numeste Modelul Standard si ea prezice ca protonul este stabil. Iar rezultatele experimentale au masurat durata de viata a protonului la 10^40 de ani sau mai mult, in acord cu teoria actuala care zice ca durata de viata e infinita.

[ICS]

Fenomenul are loc, doar ca este prea mic pentru a fi detectabil. Daca vrei ar fi undeva la zecimala a 40-a sa zicem.
Da. Dar nu este energia electronului, ci a atomului. In general energia este a unui sistem. Dar da, un atom singur isi conserva energia interna, nici nu ii scade, nici nu ii creste, si atomul e stabil la infinit.

Deci daca exista o expansiune la nivelul atomului atunci pana la ce distanta poate avea loc aceasta expansiune?S-ar putea ca la un moment dat sa existe si o contractie a atomului finalizata cu big bang la nivelul lui?
Eu stiu ca orice particula sau corp poate avea fie energie potentiala fie energie cinetica fie si una si alta intr-o anumita proportie.Electronul se misca pe orbita si deci are energie cinetica datorita sa zicem nucleului atomului si atunci intreb de unde are nucleul atomului energie infinita stiind ca atomul este extrem de mic si ca nu exista vid perfect?Exista frecare in cazul miscarii electronului pe orbita sa si ce fel de frecare este aceasta?Ce anume il face sa fie in general stabil un atom?Pe de alta parte electronul avand masa are o energie proprie conform relatiei E=mc^2 si deci care este raportul dintre energia atomului si cea a electronului sa zicem in cazul atomului de hidrogen?Imi este greu sa inteleg cum poate avea energie proprie conservata un atom mai ales ca in univers toate corpurile se afla continuu in relatii de interactiune la nivel local cat si la nivelul intregului univers.

[Adi]

Deci daca exista o expansiune la nivelul atomului atunci pana la ce distanta poate avea loc aceasta expansiune?S-ar putea ca la un moment dat sa existe si o contractie a atomului finalizata cu big bang la nivelul lui?

Nu stiu o valoare numerica, dar e atat de mica incat o poti considera egala cu zero. Poate e 10 la puterea minus 40, nu stiu. E foarte mica. Considera ca nu se va vedea nici o expansiune a Universului la nivelul atomului. Nici macar la nivelul galaxiei!

Eu stiu ca orice particula sau corp poate avea fie energie potentiala fie energie cinetica fie si una si alta intr-o anumita proportie.

Fals, un corp poate avea doar energie cinetica. Energie de repaus poate avea doar un sistem (adica doua particule si impreuna sa aiba o anumita energie potentiala).

Electronul se misca pe orbita si deci are energie cinetica datorita sa zicem nucleului atomului si atunci intreb de unde are nucleul atomului energie infinita stiind ca atomul este extrem de mic si ca nu exista vid perfect?

Da, electronul este in miscare in jurul nucleului, deci are energie cinetica. Dar de unde ai dedus ca nucleul are energie infinita? La ce energie te referi? Nucleul are energie cinetica zero (daca il consideram in repaus), iar sistemul nucleu-electron are energie potentiala electrica de o valoare data (parca egala cu energia cinetica, sa nu mai stiu cat dadea in calcule), astfel incat energia totala a sistemului sa fie minima si atomul sa fie stabil.

Exista frecare in cazul miscarii electronului pe orbita sa si ce fel de frecare este aceasta?

Nu, nu exista frecare.

Ce anume il face sa fie in general stabil un atom?

Faptul ca miscarea poate continua la inifinit intr-un mod stabil. Altfel spus, ca sistemul are o energie totala minima si nu in ce alta stare sa mearga pentru a isi minimiza energia.

Pe de alta parte electronul avand masa are o energie proprie conform relatiei E=mc^2 si deci care este raportul dintre energia atomului si cea a electronului sa zicem in cazul atomului de hidrogen?

Asta poti calcula tu singur. Raportul energiilor dupa formula E=mc^2 este raportul maselor, deci trebuie sa faci raportul dintre masa atomului si masa electronului si o sa iti dea cam 1850/1.

Imi este greu sa inteleg cum poate avea energie proprie conservata un atom mai ales ca in univers toate corpurile se afla continuu in relatii de interactiune la nivel local cat si la nivelul intregului univers.

Pai depinde de model. Daca consideri un singur atom, izolat de tot Universul, atunci energia totala a acelui sistem al atomului este energia atomului. Si pe ea o analizam cand spunem ca atomul este stabil: studiezi un atom singur in tot universul. La fel cand zici ca un proton e stabil: inseaemna ca daca e singur in tot universul sta mereu in starea aia. Daca ai doi atomi interactionand intre ei, atunci noul sistem devine sistemul celor doi atomi si atunci nu mai sunt stabili, adica pot suferi transformari, de exemplu creand o molecula astfel incat suma energiilor celor doi atomi sa fie minima in acea configuratie.