Teoria do vórtice do átomo - Vortex theory of the atom

A teoria do vórtice do átomo foi uma tentativa do século 19 por William Thomson (mais tarde Lord Kelvin) para explicar por que os átomos recentemente descobertos por químicos apresentavam apenas um pequeno número de variedades, mas em grande número. Com base na ideia de vórtices estáveis ​​e com nós no éter ou no éter , ele acabou falhando, mas contribuiu com um importante legado matemático.

Descrição

Um anel de vórtice com um núcleo cheio de fumaça.

A teoria do vórtice do átomo foi baseada na observação de que um vórtice estável pode ser criado em um fluido tornando-o um anel sem extremidades. Esses vórtices podiam ser sustentados no éter luminífero , um pensamento fluido que permeia todo o espaço. Na teoria do vórtice do átomo, um átomo químico é modelado por tal vórtice no éter.

Os nós podem ser amarrados no centro de tal vórtice, levando à hipótese de que cada elemento químico corresponde a um tipo diferente de nó. O vórtice toroidal simples , representado pelo "nó" circular 0 1 , foi pensado para representar o hidrogênio . Muitos elementos tinha ainda a ser descoberto, então o próximo nó, o trevo nó 3 1 , foi pensado para representar carbono .

Porém, à medida que mais elementos foram descobertos e a periodicidade de suas características estabelecida na tabela periódica dos elementos, tornou-se claro que isso não poderia ser explicado por nenhuma classificação racional de nós. Isso, junto com a descoberta de partículas subatômicas como o elétron , levou ao abandono da teoria.

História

Entre 1870 e 1890, a teoria do átomo de vórtice, que supôs que um átomo era um vórtice no éter , foi popular entre os físicos e matemáticos britânicos. William Thomson , que ficou mais conhecido como Lord Kelvin, primeiro conjeturou que os átomos poderiam ser vórtices no éter que permeia o espaço. Cerca de 60 artigos científicos foram posteriormente escritos por aproximadamente 25 cientistas.

Origens

No século XVII, Descartes desenvolveu uma teoria do movimento do vórtice para explicar coisas como por que a luz irradiava em todas as direções e os planetas se moviam em órbitas circulares. Ele acreditava que não havia vácuo e que qualquer objeto que se movesse deveria estar entrando em uma lacuna deixada por outro objeto em movimento. Ele percebeu que uma cadeia circular de tais objetos, todos substituindo uns aos outros, possibilitaria tal movimento. Assim, todo movimento consistia em vórtices circulares sem fim em todas as escalas. No entanto, seu Tratado sobre a Luz permaneceu inacabado.

Hermann Helmholtz percebeu em meados do século 19 que o núcleo de um vórtice, análogo ao olho de um furacão, é um filamento em forma de linha que pode se enredar com outros filamentos em um laço que não pode ser desfeito. Não é necessário que o núcleo circule, como acontecia no modelo cartesiano. Helmholtz também mostrou que os vórtices exercem forças uns sobre os outros, e essas forças assumem uma forma análoga às forças magnéticas entre fios elétricos.

Durante o período intermediário, o químico John Dalton desenvolveu sua teoria atômica da matéria. Restava apenas reunir as duas vertentes da descoberta.

William Thomson (Lord Kelvin)

William Thomson , que mais tarde se tornaria Lord Kelvin, preocupou-se com a natureza dos elementos químicos de Dalton , cujos átomos apareciam em apenas algumas formas, mas em grande número. Ele foi inspirado pelas descobertas de Helmholtz, raciocinando que o éter , uma substância então hipotetizada para permear todo o espaço, deveria ser capaz de suportar tais vórtices estáveis. De acordo com os teoremas de Helmholtz, esses vórtices corresponderiam a diferentes tipos de nó . Thomson sugeriu que cada tipo de nó pode representar um átomo de um elemento químico diferente. Ele ainda especulou que vários nós podem se agregar em moléculas de estabilidade um pouco inferior.

Ele publicou seu artigo "On Vortex Atoms" nos Proceedings of the Royal Society of Edinburgh em 1867.

Peter Tait

Os nós com até 7 cruzamentos.

O colega de Thomson, Peter Guthrie Tait, foi atraído pela teoria do átomo de vórtice e empreendeu um estudo pioneiro de nós, produzindo uma classificação sistemática daqueles com até 10 cruzamentos, na esperança de sistematizar assim os vários elementos.

JJ Thomson

JJ Thomson aceitou o desafio em sua tese de mestrado de 1883, um Tratado sobre o movimento dos anéis de vórtice . Nele, Thomson desenvolveu um tratamento matemático dos movimentos dos átomos de William Thomson e Peter Tait.

Quando Thomson mais tarde descobriu o elétron (pelo qual recebeu o Prêmio Nobel ), ele abandonou sua hipótese do "átomo nebular" baseada na teoria atômica do vórtice, em favor de seu modelo de pudim de ameixa .

Legado

O trabalho de Tait fundou especialmente o ramo da topologia chamado teoria do nó , com JJ Thompson fornecendo alguns dos primeiros avanços matemáticos.

A visão de Kelvin continua a inspirar novas matemáticas e levou à persistência do tópico na história da ciência .

Veja também

Referências

Citações

Bibliografia