《世界存在的本質 02》

在前麵已經提到過，公元前五世紀，德謨克利特通過哲學的思辯提出物質是由原子組成。但是原子不是當時能實際觀察到的東西。所以並不為人重視。到公元前五十年左右，盧克萊修在他的《物性論》中描寫原子論之後，就不再有人提到原子學說，直到近代。一千多年來，對物質的研究大多在煉金術。煉金術在各個民族和各個社會裏都普遍存在。阿拉伯人曾經建立了最完善的體係。其中奇妙的物質的化學物理變化讓煉金術具有神秘色彩。牛頓一生中曾經花費大量的時間在煉金術。直到近代，通過人類對物質更定性和定量的研究，煉金術才逐漸完成了到化學的革命性轉變。

玻意耳摒棄了物質的土，水，氣，火四元素的說法，相信物質的組成有更基本的元素。玻意耳開始有了模糊的原子論想法。在十六和十七世紀，人們已經知道空氣不再是由單一元素構成，並且從空氣和其它物質裏分離出多種的元素。當然，當時對元素的名稱還沒有像現在一樣規範。拉瓦錫推翻了當時流行的燃素說。他設計了鍾罩實驗，通過定量分析證明燃燒現象是物質和空氣中的氧氣成分結合。基於更多的定量觀測，他提出了化學中基本的物質質量守恒定律。人們注重科學中的守恒律和數學中的不變量和不動點。這樣就可以把握事物變動中恒定的本質。我們知道，隨著人類認知的發展，恒定永遠是相對的。在1794年，拉瓦錫還不滿五十一歲，不幸地卷入了激進血腥的法國大革命，被汙告送上了斷頭台。

現代意義上的原子論由英國的道爾頓引入化學和物理學。十九世紀初年，道爾頓觀察並總結了一個倍比定律。他注意到化合物之間有特定的比例關係。黑色的氧化亞錫裏錫和氧的比例分別是88.1%和11.9%。而白色的氧化錫裏錫和氧的比例是78.7%和21.3%。在同等錫含量的情況下，氧化亞錫和氧化錫裏氧含量的比例符合1 : 2的簡單整數倍率關係。這種情況在其它的氧化物中出現。道爾頓推斷出化合物是由更基本的物質單元組合而成。這些物質單元就是原子。道爾頓的原子論的基本假設是：化學元素由稱為原子的極小粒子構成；原子不可再分解，不可產生或者消滅；任何元素的原子具有完全一致的大小，質量，和其它特性；化學反應是由原子的結合，分離，或者重組而成；化合物裏原子數量符合簡單的整數比例。至今，化學現象無一例外地遵循這些假設。

現在我們知道原子其實也是複合粒子。它是由外層的帶負電的電子和位於中心的極小原子核組成。而原子核裏通常有帶正電的質子和電中性的中子。比如普通碳原子有六個外層電子，六個質子和六個中子。在經典物理學裏，這樣一個電子繞著原子核不停運轉的行星模型遇到困難。一個帶電物體在加速過程中一定會輻射能量。這樣，電子就會損失動能而被吸引到原子核去。顯然，原子是穩定的，這種情況並沒有發生。海森堡測不準原理說明當電子的位置局限於原子核附近，它的動量將會足夠的大，而促使電子逃逸出來。而電子和質子是否可以合成一個中子？其實，一個中子的質量大於一個質子和一個電子質量總和。為實現中子和電子的合成反應，這就需要電子動能超過幾百萬電子伏特的閾值。這種條件在常態下的原子裏不會存在。

--寫於2022年7月11日（圖片來自網絡）