这个世界是由什么构成的,这个问题也许很庞大,但是科学家的回答基本都是统一的,世界是由原子构成的!
著名的物理学家费曼曾经说过,如果这个世界就要毁灭了,你只能给后世留下一句话的话,那么这句话就应该是世界是由原子构成的。那么人们是如何发现世界是原子构成的这个结论的?呢今天呢想带着大家来回顾一下,首先呢我们先来说一说元素说。元素这个概念咱们现在都知道了,有这个碳元素有这个铁元素有氧元素,但是最开始人们并不是这么认为的,人们认为元素是构成世界的基本物质,而且元素一共也没几种,比如说古希腊时代有一个人名字叫柏拉图.柏拉图呢总结了以前几位先贤的话,然后呢总结出自己的观点,他说世界上有四大元素,这四大元素分别是风、火、水、土。而且,这四大元素啊对应着四种正多面体,这个也不知道他是怎么想的。他说:“这火,它就对应着正四面体,然后,水对应着正20面体,风对应着正八面体,还有一个土对应了正六面体。
那么柏拉图发现世界上一共有五种正多面体,除了这四种以外,还有一个叫正12面体,谁对应正12面体,他不知道。这个问题就留下来了。后来他有一个学生名字叫亚里士多德。亚里士多德就说了,还有一种叫做以太。以太,它是构成宇宙的一种物质,它就构成了正12面体。并且,以这个学说为基础,亚里士多德就构成它的这个宇宙观。以地球为中心的一个宇宙观,而且这种宇宙观一直持续了很多很多年。
在中国也有这种类似于西方四大元素,或者说第五元素这种说法的学说,就是五行学说。
这个五行学说咱们都知道是哪五行,就是金、木、水、火、土,并且相生相克,我们可以把这个图呢画出来,我们呢把它画成这样五个圈,分别是水,木,火,土和金。
那么到了近代,元素和原子学说就发生了变化,我们来说一下这个原子学说。原子说就是说世界是由一个一个很小的物质叫做原子构成的这种学说。在哲学上,很早以前那些哲学家们也讨论出来了,从哲学角度的原子学说。比如说古希腊有一个人叫留基伯。
他就提出了世界是由一个一个的原子构成的。但是他没有什么实验。除此之外,中国有一个科学家名字叫墨子。
墨子他也提出了所谓的这个原子学说,世界是无限分割之后分割到某一个程度就不能再分割了。还有印度有一个人名字叫大雄,他们三个呢都提出了原子学说,认为世界就分为两个部分,一个部分叫原子,它构成了物质,还有一部分叫虚空。所以他们的学说其实都差不太多。那么在那个时代这个东西方文明突然之间出现爆发的情况,在这个古希腊出现了一批伟大的科学家和哲学家,在古代的印度和中国也同样出现了一批思想家,但是他们的不同在于,古希腊的那些科学家哲学家们很多是研究人和自然的关系,而中国的科学家们呢是研究人和人的关系,印度的科学家们研究的是人和神的关系。在那个时代不知道为什么人类智商就突然爆发了。这是从古代这个哲学角度来看原子学说。那么咱们再讨论一下近代的原子学说,这个近代的原子学说的有哪些人物呢?
首先,我们要谈这样一个人物,这个人物呢名字叫波义耳,还有一个人物呢名字叫拉瓦锡。
这个波义耳和拉瓦锡这两个人他们在做化学实验的时候呢发现了一些规律,于是就提出了一种叫做元素的概念,虽然名字也叫元素,但是这种元素和以前的所谓风火水土四大元素是不一样的,他认为所谓元素就是用化学方法不能再分割的,比如我们现在知道有碳元素有氧元素,这个最早是波义耳和拉瓦锡提出的。
拉瓦锡,这个人很厉害,除了提出元素的概念以外,还提出过氧化的概念,什么是氧化呢,他说燃烧就是一种氧化过程,而人的呼吸实际上是一种缓慢的氧化过程,所以,这个人是不是非常厉害。
那么近代的原子论到底是由谁创立的?这个人名字叫道尔顿,道尔顿,英国化学家,也就是发现色盲那个人,他提出了近代的原子论。
他说这么几个观点,首先说原子是不可以再分割的,每一种元素的原子,每种元素的原子都是全同的,都是完全相同的。第二个就是这些原子为什么能组成一个世界?是因为原子之间有万有引力,原子在万有引力的作用下就靠在一起了。万有引力作用下就聚集了。这个就是道尔顿的观念。大家要注意道尔顿也好,波义耳、拉瓦锡也好,他们不是哲学家而是科学家,因为他们的理论是从科学实验得到的,比如说道尔顿,他研究化学反应的时候发现两个守恒,一个是质量守恒,就是化学反应之前的物质和生成物的物质啊是守恒的,那就说明这个原子在反复变化的过程中,总量其实没有变。第二个叫倍比定律,就是说如果有两种物质,它们可以结合成第三种物质,而且这个生成物还不止一种的话,那么这两种物质的质量之间是有一个简单整数比的关系的。
道尔顿基于这个定律就提出以下两个观点,但是我们现在看起来这两个观点其实并不完全正确,比如说每种元素的原子完全相同,这就不对,因为每一种元素,它可能有同位素原子不是完全相同的原子,也不是靠万有引力聚集的,而是靠原子之间的电磁力聚集的。虽然说它观点是有点问题的,但是我们依然承认道尔顿是近代原子论的创始者。那么除了道尔顿以外,还有一个人物名字叫阿佛加德罗。我们都知道有个阿佛加德罗常数。阿伏加德罗第一次,把这个原子和分子给分开了,他说分子才能决定化学性质,分子决定化学性质,而不是原子决定的,举个例子来说,一氧化碳和二氧化碳,它都是碳元素和氧,都是碳原子和氧原子,但是为什么一个有毒一个无毒,因为,它们的分子结构不一样,所以阿佛加德罗第一个把原子和分子这两个概念呢区分开。因此我们现在的理论叫做原子分子论。
最初,人们在研究出原子和分子论的时候就认为,原子是最小的,不可能往下分了。人们在后来的科学实验中发现原来原子也有结构。原子也是可分的,但是这件事呢就是又过了100年。
直到上个世纪初的时候,人们才终于搞明白,人们发现原子内部有电子有原子核有质子有中子,还有一些更小的微粒。那么这个物理的图景呢就更加广阔了。到目前为止人类还在继续寻找基本粒子,这个过程还没有结束!