al391

Эрнст Мах (тот самый, который число Маха) считал существование атомов недоказанным.
Он считал атомы всего лишь удобной математической абстракцией, объяснявшей некоторые явления. Стоило при нём кому–нибудь произнести слово "атом", как он тут же возражал: "А вы видели хоть один?"

Сложно спорить с таким аргументом. Как известно, свет имеет длину волны 400–700 нанометров, и различать объекты меньше этого размера нельзя. Атомы имеют размер в тысячу раз меньше. Казалось бы, тут нам бы и остановиться. Но разберемся подробнее.

Те вещи, которые мы видим, либо светятся сами, либо светят отражённым светом. Поскольку атомы слишком маленькие,
вместо отражения лучше говорить о рассеянии света на них.

Рассеяние света на атоме можно понять по аналогии на пальцах^тм: пусть фотоны и атомы — твёрдые шарики, и первый шарик _фотон летит по направлению ко второму шарику _атому и сталкивается с ним, отскакивая в некотором направлении. Для того, чтобы рассеяние произошло, первый шарик должен попасть в круг некоторой площади. Эта площадь называется сечение рассеяния, и в данном случае она примерно равна площади поперечного сечения второго шарика. Сечение — главная количественная характеристика рассеяния. Если шарики №2 заполняют некий объём таким образом, что "на просвет" они будут перекрывать объём в один слой (т.е. сумма сечений шариков равна поперечному сечению этого объёма), то свет, прошедший через такой объём, ослабнет в e раз.

Однако, на этом месте наша аналогия кончается. Сейчас выяснится, что от цвета первого шарика зависит размер второго.

Возьмём самый обычный фотон, например, от Солнца. Возьмём самый обычный атом, например, из воздуха. При их взаимодействии будет наблюдаться самое обычное Рэлеевское рассеяние. Голубое небо, красный закат, синие тени на снегу — всё это происходит благодаря тому, что сечение рассеяния сильно зависит от длины волны.
Типичный размер сечения этого рассеяния очень мал. Шарик №2 получается меньше одного атома, и даже меньше атомного ядра. Маловато будет, чтобы наблюдать атом в "отражённом" свете.

А что, если взять не первый попавшийся фотон, а специально обученный? Тот, который взаимодействует с атомом сильнее?Например, попадает в резонанс? Ведь у атома есть уровни энергии, и если энергия фотона будет совпадать с разницей между ними, процесс пойдёт быстрее. Лучше всего выбирать в качестве одного из уровней основное состояние: там всегда есть электроны, готовые перейти наверх. Сечение резонансного рассеяния имеет наибольшую возможную величину — квадрат длины волны фотона. Любой шарик №1, попавший в круг диаметром в тысячу раз больше размера атома, рассеется на нём с большой вероятностью.

Если теперь взять одиночный атом и посветить на него достаточным числом фотонов, очень много из них рассеется в разные стороны, и атом будет виден, как маленькая искорка. Такой эксперимент был проведён учёными из Новой Зеландии в в 2010 году. Здесь атом рубидия захвачен в оптический пинцет (кстати, полезная в хозяйстве вещь: можно хватать атомы, живые клетки и даже диагностировать волчанку). На него фокусируется резонансное излучение лазера, и при помощи камеры наблюдается то, что мы видим на КДПВ. То, что атом только один, проверяется независимо. Интенсивности излучения достаточно, чтобы видеть эту маленькую искорку в темноте невооружённым глазом.

Конечно, мы не сможем различить детали этого атома, как сделали вот эти ребята. Мы даже на глаз, без специальных приборов, не сможем сказать, один это атом, или несколько.
Но так можно глазами увидеть свет, "отражённый" от одного атома.

http://science.d3.ru/comments/566681

От Ала: признаюсь, что мало в этом что понимаю, но у Маха мне понравилась одна (философская) формула:
"Нет объекта без субъекта, нет субъекта без объекта". Эта формула так обозлила В.И. Ленина, что он, по существу, ей и посвятил, точнее, её критике, свой самый главный философский труд - "Материализм и эмпириокритицизм" (критикуя русских последователей махизма).