อะตอม (Atom)
แนวคิดเรื่องอะตอม
การอ้างอิงถึงแนวคิดอะตอมยุคแรก ๆ
สืบย้อนไปได้ถึงยุคอินเดียโบราณในศตวรรษที่ 6ก่อนคริสตกาลโดยปรากฏครั้งแรกในศาสนาเชนสำนักศึกษานยายะและไวเศษิกะได้พัฒนาทฤษฎีให้ละเอียดลึกซึ้งขึ้นว่าอะตอมประกอบกันกลายเป็นวัตถุที่ซับซ้อนกว่าได้อย่างไรทางด้านตะวันตก
การอ้างอิงถึงอะตอมเริ่มขึ้นหนึ่งศตวรรษโดยลิวคิพพุ(Leucippus) ซึ่งต่อมาศิษย์ของเขาคือดีโมครีตุสได้นำแนวคิดของเขามาจัดระเบียบให้ดียิ่งขึ้น
ราว 450 ปีก่อนคริสตกาล ดีโมครีตุสกำหนดคำว่าátomos(กรีก:ἄτομος)
ขึ้น ซึ่งมีความหมายว่า "ตัดแยกไม่ได้" หรือ
"ชิ้นส่วนของสสารที่เล็กที่สุดไม่อาจแบ่งแยกได้อีก"
ทฤษฎีอะตอมเกิดขึ้นครั้งแรกโดยจอห์น ดาลตันได้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับอะตอม
นักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นเข้าใจว่า 'อะตอม' ที่ค้นพบนั้นไม่สามารถแบ่งแยกได้อีกแล้ว
ถึงแม้ต่อมาจะได้มีการค้นพบว่า 'อะตอม' ยังประกอบไปด้วย
โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน แต่นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันก็ยังคงใช้คำเดิมที่ดีโมครีตุสบัญญัติเอาไว้
ในวิชาเคมีและฟิสิกส์ทฤษฎีอะตอมคือทฤษฎีที่ว่าด้วยธรรมชาติของสสาร
ซึ่งกล่าวว่า สสารทุกชนิดประกอบด้วยหน่วยเล็กๆ ที่เรียกว่าอะตอม
ซึ่งตรงกันข้ามกับแนวคิดดั้งเดิมที่แบ่งสสารออกเป็นหน่วยเล็กหลายชนิดตามแต่อำเภอใจ
แนวคิดนี้เริ่มต้นเป็นแนวคิดเชิงปรัชญาของชาวกรีกโบราณ(ดีโมครีตุส) และชาวอินเดีย
ต่อมาได้เข้ามาสู่วิทยาศาสตร์กระแสหลักในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 19 เมื่อมีการค้นพบในสาขาวิชาเคมีซึ่งพิสูจน์ว่า
พฤติกรรมของสสารนั้นดูเหมือนมันประกอบขึ้นด้วยอนุภาคขนาดเล็ก
ความหมายของอะตอม
คำว่า "อะตอม"
(จากคำกริยาในภาษากรีกโบราณว่าatomos,
'แบ่งแยกไม่ได้)
ถูกนำมาใช้เรียกอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบกันขึ้นเป็นธาตุเคมี
เพราะนักเคมีในยุคนั้นเชื่อว่ามันคืออนุภาคมูลฐานของสสาร อย่างไรก็ดี
เมื่อเข้าสู่คริสต์ศตวรรษที่ 20 การทดลองจำนวนมากเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าและสารกัมมันตรังสีทำให้นักฟิสิกส์ค้นพบว่าสิ่งที่เราเรียกว่า
"อะตอมซึ่งแบ่งแยกไม่ได้อีก"
นั้นที่จริงแล้วยังประกอบไปด้วยอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมอีกจำนวนมาก
(ตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน) ซึ่งสามารถแยกแยะออกจากกันได้ อันที่จริงแล้วในสภาวะแวดล้อมสุดโต่งดังเช่นดาวนิวตรอนนั้น
อุณหภูมิและความดันที่สูงอย่างยิ่งยวดกลับทำให้อะตอมไม่สามารถดำรงอยู่ได้เลยด้วยซ้ำ
เมื่อพบว่าแท้จริงแล้วอะตอมยังแบ่งแยกได้ ในภายหลังนักฟิสิกส์จึงคิดค้นคำว่า
"อนุภาคมูลฐาน" (elementary
particle) เพื่อใช้อธิบายถึงอนุภาคที่แบ่งแยกไม่ได้
วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมนี้เรียกว่าฟิสิกส์อนุภาค (particle physics) ซึ่งนักฟิสิกส์ในสาขานี้หวังว่าจะสามารถค้นพบธรรมชาติพื้นฐานที่แท้จริงของอะตอมได้
ปี ค.ศ. 1803
อาจารย์ชาวอังกฤษและนักปรัชญาธรรมชาติจอห์น ดอลตัน(John Dalton) ใช้แนวคิดของอะตอมมาอธิบายว่าทำไมธาตุต่าง
ๆ จึงมีปฏิกิริยาเป็นสัดส่วนของจำนวนเต็มเล็กที่สุดเสมอ คือกฎสัดส่วนพหุคูณ(law of multiple proportion) และทำไมก๊าซบางชนิดจึงสลายตัวในน้ำได้ดีกว่าสารละลายอื่น
เขาเสนอว่าธาตุแต่ละชนิดประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกันที่ไม่เหมือนใคร
และอะตอมเหล่านี้สามารถรวมตัวเข้าด้วยกันได้กลายเป็นสารประกอบทางเคมีสิ่งที่ดอลตันกำลังคำนึงถึงนี้เป็นจุดกำเนิดแรกเริ่มของทฤษฎีอะตอมยุคใหม่
ทฤษฎีเกี่ยวกับอนุภาคอีกทฤษฎีหนึ่ง
(ซึ่งเป็นส่วนขยายของทฤษฎีอะตอมด้วย) เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1827 เมื่อนักพฤกษศาสตร์
โรเบิร์ต บราวน์ใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูเศษฝุ่นของเมล็ดข้าวที่ลอยอยู่ในน้ำ
และพบว่ามันเคลื่อนที่ไปแบบกระจัดกระจายไม่แน่นอน
นี่เป็นปรากฏการณ์ที่ต่อมารู้จักกันในชื่อการเคลื่อนที่แบบบราวน์ปี ค.ศ. 1877 J. Desaulx เสนอว่าปรากฏการณ์นี้มีสาเหตุมาจากการเคลื่อนของความร้อนในโมเลกุลน้ำ
และในปี ค.ศ. 1905 อัลเบิร์ต
ไอน์สไตน์ได้คิดค้นการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ขึ้นได้เป็นครั้งแรกนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสฌอง
แปร์แรงใช้งานของไอน์สไตน์เพื่อทำการทดลองระบุมวลและขนาดของอะตอม
ซึ่งในเวลาต่อมาได้พิสูจน์ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน
จากการค้นพบทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ข้างต้น
ก่อให้เกิดทฤษฎีอะตอมขึ้นมามากมาย
โดยทฤษฎีอะตอมของนักวิทยาศาสตร์แต่ละท่านล้วนพยายามคาดคะเน ทำนายรูปร่างอะตอม
และสร้างแบบจำลองอะตอมขึ้นจากทฤษฎีเหล่านั้น
