Как мы уже знаем, великий древнегреческий философ Демокрит, основоположник атомизма, считал, что все вещества состоят из атомов, а атомы из амеров – неделимых и невесомых элементов. Вся совокупность амеров, перемещающихся в пустоте и соударяющихся друг с другом, является общемировой средой, которую Аристотель назвал эфиром. К концу XIX века эфир был утерян, и основой мироздания, его «кирпичиком», стал считаться неделимый атом.

Ученым казалось, что еще немного, и все тайны мироздания будут раскрыты. Что же представлял собой этот кирпичик с их точки зрения?

Классическая физика в то время понимала материю как совокупность атомов, а атом как совокупность электронов[6], обладающих единичным электрическим зарядом.

По мнению ученых того времени, модели атома хорошо соответствовал «пудинг с изюмом». Изюм – это электроны, а пудинг – это положительный заряд, равномерно распределенный по всему атому. То есть, это некое электромагнитное поле, обеспечивающее связь электронов в атоме. Все многообразие окружающей природы – это результат перемещений и комбинаций электронов [8].

Первое свидетельство в пользу того, что пудинг с изюмом не годится в качестве модели атома, и он (атом) обладает некой структурой, появилось уже в 1895 году в связи с открытием немецким физиком Рентгеном рентгеновских лучей. В 1896 году французский физик Беккерель, работая с ураном, обнаружил еще один вид неизвестного проникающего излучения, которое получило название радиоактивного. Вскоре была обнаружена радиоактивность тория, а в 1898 году французские физики Мария и Пьер Кюри открыли еще два радиоактивных элемента – полоний и радий. Все это свидетельствовало в пользу того, что структура атома достаточно сложна [9].

В 1911 году Резерфорд, исследуя атомы, подвергал их бомбардировке альфа-частицами и по траектории этих частиц после столкновения пытался понять, как устроен атом.

Результат оказался сенсационен и совершенно неожиданен: атом представлял собой ядро и движущиеся вокруг него на достаточно большом расстоянии невероятно мелкие частицы – электроны. Электроны, казалось, были прикованы к ядрам некими силами.

По результатам исследований Резерфорд предложил планетарную модель атома, с которой мы все хорошо знакомы: в центре атома тяжелое ядро, вокруг которого вращаются электроны. Миниатюрный атом, диаметр которого примерно одна миллионная сантиметра, состоит из положительно заряженного ядра, которое в то время считалось неделимым, и движущихся вокруг него по орбите отрицательно заряженных электронов.

Ученых потряс тот факт, что атом состоит практически из пустоты.

Чтобы понять, как выглядит атом, давайте представим следующее. Если в центре Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге, самого большого собора России, поместить крупинку сахара, олицетворяющую ядро, вращающееся вокруг собственной оси, а в самом дальнем углу собора расположить пылинку – электрон, вращающуюся с неимоверной скоростью вокруг крупинки сахара, то это будет приближенная модель атома водорода.

Если добавить еще восемь пылинок, вращающихся по своим орбитам, то это будет приближенная модель атома кислорода. А если представить, что в центре Исаакиевского собора вращается сахарная крошка, состоящая из 56 крупинок сахара, а вокруг нее носятся с огромной скоростью 26 пылинок, то получится модель атома железа.

Таким же образом можно представить абсолютно все элементы Периодической системы Менделеева, которые отличаются друг от друга количеством электронов, вращающихся вокруг ядра, и количеством нуклонов, составляющих ядро. В таблице Менделеева все атомы химических элементов родились циклически последовательно из атома водорода.