這個世界是由什麼構成的,這個問題也許很龐大,但是科學家的回答基本都是統一的,世界是由原子構成的!
著名的物理學家費曼曾經說過,如果這個世界就要毀滅了,你只能給後世留下一句話的話,那麼這句話就應該是世界是由原子構成的。那麼人們是如何發現世界是原子構成的這個結論的?呢今天呢想帶著大家來回顧一下,首先呢我們先來說一說元素說。元素這個概念咱們現在都知道了,有這個碳元素有這個鐵元素有氧元素,但是最開始人們並不是這麼認為的,人們認為元素是構成世界的基本物質,而且元素一共也沒幾種,比如說古希臘時代有一個人名字叫柏拉圖.柏拉圖呢總結了以前幾位先賢的話,然後呢總結出自己的觀點,他說世界上有四大元素,這四大元素分別是風、火、水、土。而且,這四大元素啊對應著四種正多面體,這個也不知道他是怎麼想的。他說:「這火,它就對應著正四面體,然後,水對應著正20面體,風對應著正八面體,還有一個土對應了正六面體。
那麼柏拉圖發現世界上一共有五種正多面體,除了這四種以外,還有一個叫正12面體,誰對應正12面體,他不知道。這個問題就留下來了。後來他有一個學生名字叫亞里斯多德。亞里斯多德就說了,還有一種叫做以太。以太,它是構成宇宙的一種物質,它就構成了正12面體。並且,以這個學說為基礎,亞里斯多德就構成它的這個宇宙觀。以地球為中心的一個宇宙觀,而且這種宇宙觀一直持續了很多很多年。
在中國也有這種類似於西方四大元素,或者說第五元素這種說法的學說,就是五行學說。
這個五行學說咱們都知道是哪五行,就是金、木、水、火、土,並且相生相剋,我們可以把這個圖呢畫出來,我們呢把它畫成這樣五個圈,分別是水,木,火,土和金。這五行是相生相剋的,先說相生,水可以生木,你澆點水就長出樹來對吧,木可以生火,木頭可以燒火,火可以生土土可以生金,而金又可以生水,這叫相生。而相剋呢水克火,因為,這個水一澆火就滅了。火克金,火可以把金給融化,金克木,用斧子可以砍樹,。木克土木可以拱破這個土。而土呢又克水,這就是所謂的相剋。
這就是我們中國的所謂的五行學說,我們認為世界就是由這五種物質構成的。這五種物質的比例不一樣就可以造成世界上千奇百怪的物質。比如說為什麼在歷史上有那麼多鍊金術師。這個鍊金術師就認為世界上就只有幾種元素,那麼比如說黃銅和金子,他們只不過是元素的配比不一樣,我們只要改變這個配比就可以把黃銅變成金子,所以這就是鍊金術的一個基本學說,但是大家都沒有成功。那麼這是所謂的古典的元素學說。
那麼到了近代,元素和原子學說就發生了變化,我們來說一下這個原子學說。原子說就是說世界是由一個一個很小的物質叫做原子構成的這種學說。在哲學上,很早以前那些哲學家們也討論出來了,從哲學角度的原子學說。比如說古希臘有一個人叫留基伯
他就提出了世界是由一個一個的原子構成的。但是他沒有什麼實驗。除此之外,中國有一個科學家名字叫墨子
墨子他也提出了所謂的這個原子學說,世界是無限分割之後分割到某一個程度就不能再分割了。還有印度有一個人名字叫大雄,他們三個呢都提出了原子學說,認為世界就分為兩個部分,一個部分叫原子,它構成了物質,還有一部分叫虛空。所以他們的學說其實都差不太多。那麼在那個時代這個東西方文明突然之間出現爆發的情況,在這個古希臘出現了一批偉大的科學家和哲學家,在古代的印度和中國也同樣出現了一批思想家,但是他們的不同在於,古希臘的那些科學家哲學家們很多是研究人和自然的關係,而中國的科學家們呢是研究人和人的關係,印度的科學家們研究的是人和神的關係。在那個時代不知道為什麼人類智商就突然爆發了。這是從古代這個哲學角度來看原子學說。那麼咱們再討論一下近代的原子學說,這個近代的原子學說的有哪些人物呢?
首先,我們要談這樣一個人物,這個人物呢名字叫波義耳,還有一個人物呢名字叫拉瓦錫。
這個波義耳和拉瓦錫這兩個人他們在做化學實驗的時候呢發現了一些規律,於是就提出了一種叫做元素的概念,雖然名字也叫元素,但是這種元素和以前的所謂風火水土四大元素是不一樣的,他認為所謂元素就是用化學方法不能再分割的,比如我們現在知道有碳元素有氧元素,這個最早是波義耳和拉瓦錫提出的。
拉瓦錫,這個人很厲害,除了提出元素的概念以外,還提出過氧化的概念,什麼是氧化呢,他說燃燒就是一種氧化過程,而人的呼吸實際上是一種緩慢的氧化過程,所以,這個人是不是非常厲害。
那麼近代的原子論到底是由誰創立的?這個人名字叫道爾頓,道爾頓,英國化學家,也就是發現色盲那個人,他提出了近代的原子論。
他說這麼幾個觀點,首先說原子是不可以再分割的,每一種元素的原子,每種元素的原子都是全同的,都是完全相同的。第二個就是這些原子為什麼能組成一個世界?是因為原子之間有萬有引力,原子在萬有引力的作用下就靠在一起了。萬有引力作用下就聚集了。這個就是道爾頓的觀念。大家要注意道爾頓也好,波義耳、拉瓦錫也好,他們不是哲學家而是科學家,因為他們的理論是從科學實驗得到的,比如說道爾頓,他研究化學反應的時候發現兩個守恆,一個是質量守恆,就是化學反應之前的物質和生成物的物質啊是守恆的,那就說明這個原子在反覆變化的過程中,總量其實沒有變。第二個叫倍比定律,就是說如果有兩種物質,它們可以結合成第三種物質,而且這個生成物還不止一種的話,那麼這兩種物質的質量之間是有一個簡單整數比的關係的。
道爾頓基於這個定律就提出以下兩個觀點,但是我們現在看起來這兩個觀點其實並不完全正確,比如說每種元素的原子完全相同,這就不對,因為每一種元素,它可能有同位素原子不是完全相同的原子,也不是靠萬有引力聚集的,而是靠原子之間的電磁力聚集的。雖然說它觀點是有點問題的,但是我們依然承認道爾頓是近代原子論的創始者。那麼除了道爾頓以外,還有一個人物名字叫阿佛加德羅。我們都知道有個阿佛加德羅常數。阿伏加德羅第一次,把這個原子和分子給分開了,他說分子才能決定化學性質,分子決定化學性質,而不是原子決定的,舉個例子來說,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,但是為什麼一個有毒一個無毒,因為,它們的分子結構不一樣,所以阿佛加德羅第一個把原子和分子這兩個概念呢區分開。因此我們現在的理論叫做原子分子論。
最初,人們在研究出原子和分子論的時候就認為,原子是最小的,不可能往下分了。人們在後來的科學實驗中發現原來原子也有結構。原子也是可分的,但是這件事呢就是又過了100年
直到上個世紀初的時候,人們才終於搞明白,人們發現原子內部有電子有原子核有質子有中子,還有一些更小的微粒,。那麼這個物理的圖景呢就更加廣闊了。到目前為止人類還在繼續尋找基本粒子,這個過程還沒有結束!