宇宙是由什麼構成的,四元素說和原子論的來歷

2020-12-15 天眼900

知識就是力量,曾幾何時,我們每個人都思考過這樣的問題,就是我們現在所處的這個世界,它大能大到多大,小能小到多小呢,從今天開始,我將帶領大家走進一個不一樣的世界,咱們去微觀領域瞧一瞧,探索一下人類對於基本粒子的發現歷程,世界是由什麼構成的呢?這個問題從古至今一直是一個哲學問題,那古人他就一定會想啊。會不會就是有這麼幾種基本的物質構成的呢?還有,有沒有比這個頭髮絲還要小的東西呢?應該是有的啊,但是它是啥呢?我又看不見,於是就有了各種各樣的猜測。

創生之

比如古巴比倫人和古埃及人,他們就把這個水,空氣和土壤看成是組成世界的主要元素,這三樣東西對於我們的生活來講,那真是太重要了,到了古希臘時期的前蘇格拉底哲學家,在咱們之前說過為啥叫前蘇格拉底,就是因為鑑於這個蘇格拉底他在哲學史上的地位,就在他之前的就都叫做前蘇格拉底哲學家,米利都的哲學家泰利斯說我感覺這個萬物的本質就應該是水 ,土和氣,他只不過是水的另外兩種狀態而已,旁邊一位老哥叫做阿那克。伊萬多他就說,不對啊,我覺得這個土,汽,水還不夠呢,應該還有一個火,於是這就有了最早的四元素,但是在米利都學派這個哲學家看來啊,土,氣,水,火這四種元素是可以相互轉化的,就比如說水經過火的灼燒,它就會變成氣,它們是可以相互轉化的,歸根結底就有一種元素。

就為了到底誰才是最基本的這個元素,這個問題爭論開來,後來有一位哲學家叫做恩培多克勒,他就說,別爭了,這四種元素都是最基本的元素,並且首次建立了四元素並存的哲學體系,還出了一本書,叫做論自然,他說土氣。還有另外兩種元素是愛和恨聯繫在一起的,這就是那個時候人類的認知嘛,但其實他在前蘇格拉底時期,人們還沒有元素的說法,就元素這個詞是蘇格拉底的學生柏拉圖他給起的名字,那個時候古希臘人研究出了正多面體,又叫做柏拉圖體。他們那夥人最先研究出了多面體,是柏拉圖的一個朋友,他叫做泰阿泰德,他就告訴柏拉圖說,你看這些東西挺好看的吧?於是他就把那個正多面體和四元素聯繫到一起了,我們知道啊,這正多面體有五個,有正四面體,正六面體。八面體,正12面體,正20面體。正12面體是最晚發現的

火與水

,剛好柏拉圖聽說那會兒就只有四個正多面體,於是他就把他們四個和土,氣,水,火給它進行一一對應,後來到了這個柏拉圖學生,亞里斯多德正12面體也有了,這怎麼辦呢?是老師柏拉圖說了這麼多面體就代表基本元素啊,那現在是不是就缺一個元素,於是亞歷士多德靈機一動,就提出了以太那一種元素,以太,就代表了精緻和永恆,就是沒有物質的空虛,這就是最早以太這個詞的來源,你看以太影響了人類多少年啊,一直到20世紀,麥可遜莫雷實驗做完之後,在科學界才算是勉強承認這以太不存在。

地球

我國古代也有類似的觀點,就是五行,金,木,水,火,土相生相剋,唯獨可惜的是,就我們到現在也沒能從根本上拋棄這種看法,個人感覺就是因為,咱們國家歷史太悠久了,這都是老祖宗留下來的,要是丟了吧,就感覺有點兒對祖宗不敬,所以很多觀念就都刻在骨子裡了,西方就不一樣了,西方他就覺得什麼是4元素啊,這個土氣水火呀,這都不是我祖宗留下來的,我們祖宗才幾百年啊,扔就扔了吧。

五行八卦

他們就捨得,咱們回到正題上來,這是歷史上人類對於物質種類的探索,影響的就是之後的化學理論,化學就是研究這個物質的元素種類,還有元素之間它是怎麼反應的?在人們研究元素的同時,還有這麼一伙人,在當時看來那是不太入流的,研究這個問題,一個物體它小能小到什麼程度呢?米利都有一位哲學家叫留基伯

留基伯

,他流浪到色雷斯,開了一個學堂進行講學,講啥呢?就講他自己的一套學說叫做原子論,他說這個所有的物質,不管你是土,氣還是水,火,他們都是有一種不可再分的原子構成的,這東西你看不見,特別的小。這就是最早的原子論,我們現在說的原子就是希臘語當中不可再分的意思,留基伯學堂當中有一名學生叫做德謨克利特,他接著把他老師的這個觀點發揚光大了,說宇宙是由這個不可再分的原子和虛空構成的?不過這種說法不被當時所認可

原子圖

的,4元素理論這是人們能看得見的呀,所以原子論,他信的人就比較少,也遭受到了這個柏拉圖等人的批評,不過這個原子說,卻對科學的發展產生了深遠的影響,英國的哲學家羅素,他就曾經說留基伯才應該是原子論之父,還有人說德謨克利特說。近代原子論之父,或者是化學原子之父,這是後話,我們看四元素說和原子說,這就是人類對於宇宙的兩種認知方式,一種呢,它是按照種類劃分的,另外一種就是按照物質構成劃分的,這也就對應了後來的化學和物理,不過這兩種學說從古希臘之後就開始走下坡路了,直到文藝復興。歷史上這段時期也是低谷嘛,要到了1661年的北愛爾蘭的自然哲學家波義耳,他就說這四元素肯定是不對呀,這宇宙中的基本元素肯定不止四種,後來人們陸陸續續就發現了更多元素,30多種40多種,直到1869年俄羅斯的門捷列夫給出的元素周期表,這個時候人們對於元素的探索就上升到一個高度了。

元素周期表

不過咱們的故事從這開始就要分道揚鑣了,因為咱們要說的是另外一條線,就是人類對於物質構成的探索,就物質他的小能小到哪兒呢?古希臘人說最小的物質是不可再分的原子,這種說法被一位自學成才的化學家瞧上了,就是近代原子論的提出者道爾頓,道爾頓出生在英格蘭,他從小家境貧寒,上不起貴族學校,就只能上教會的學校,便宜嘛,12歲的時候他老師就退休了,然後他就接替他老師繼續講課,很厲害吧,再後來去了一所他遠房親戚家開的學校去講學,主要就是講英語,那在人家那就是母語,就相當於咱們的這個語文老師。

道爾頓

這個期間道爾頓遇到 了盲人科學家約翰高夫,由於他的影響道爾頓開始喜歡上了數學和化學,最終經過自己的刻苦專研,在1803年底,道爾頓在英國皇家學會作了一場關於原子論的報告,終於提出了現代原子論,道爾頓是把元素說和原子說合起來考慮了,他就說這兩個他都對,元素,它可以有很多種,那只不過是兩種不同的思考方式,但是每一種元素都 有自己相應的最小原子結構。

原子結構圖

後來什麼放射性啊,布朗運動啊,這一系列的實驗做完了之後,尤其是1908年,法國物理學家讓佩蘭,他利用布朗運動重新做了一個實驗,還能夠測量出原子大小,並且發現了沉澱平衡,這才算是確鑿的證實了原子是真實存在的,這回這個奧斯特瓦爾德和馬赫說不出話來了,讓佩蘭也因此獲得了1926年的諾貝爾物理學獎,不過在這之前也有人是認同原子論,那就是認同這個原子是構成世界的不可再分的最小單元,但是在1897年有這麼一件事兒讓當時的自然科學 界那是炸開了鍋,英國的物理學家JJ湯姆森他就說等,我好像發現了一個比原子還要小的東西,那原子就不是最小單位了呀,咋回事呢?咱們下期接著聊。

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