看不见的原子，看得见的质疑：原子论如何成为科学基石？

倘若我们将一个物体不断地进行分割，分割，再分割，最终我们究竟会看到什么呢？是原子？是质子？还是夸克？倘若继续对夸克进行分割，又会看到什么呢？这个问题的核心在于，物质究竟是由何种基本单元构成的。

在人类文明的早期，古巴比伦人与古埃及人视水、空气和土壤为构成世界的主要元素。这不难理解，因为这三样东西对于人类的生活而言至关重要，是生存的基础。古希腊时期，米利都的哲学家泰利斯提出独特观点，他认为水乃万物本质，土与气不过是水的另外两种状态。

另一位哲学家阿纳克西曼德却持有不同的看法，他觉得仅仅有水、土、气还不够，还应该加上火。于是，最早的四元素说应运而生，即构成世界的四种元素分别是土、气、水、火。不过，在米利都学派的哲学家眼中，这四种元素是可以相互转化的。例如，水经火之灼烤便会化为气，这表明，追本溯源，或许仅存在一种元素。早期的米利都学派哲学家们就围绕着到底谁才是最基本的元素这一问题展开了激烈的争论。

阿纳克西曼德

后来，哲学家恩培多克勒站了出来，他说：“别争了，这四种元素都是基本元素。”并且，他首次建立了四元素并存的哲学体系，还撰写了一本名为《论自然》的书。他指出，土、气、水、火为构成世界的基本元素，而这四种元素是由爱与恨这另外两种元素相联结的。这便是当时人类对世界的认知。

在古代中国也有类似的观点。比如五行学说，即金、木、水、火、土相生相克。这些学说其实都是人类在探索认识世界的过程中形成的方式。这种对物质种类的探索，对后来的化学理论产生了深远的影响，毕竟化学就是研究物质的元素种类以及元素之间如何反应的学科。

恩培多克勒

当人们在研究元素的同时，有一群人在当时看来并不那么“主流”，他们研究的是物质的构成，也就是我们开篇提出的问题：物质的最小单元能小到什么程度？米利都的哲学家留基伯流浪到色雷斯后，开办了一个学堂讲学，讲述他自己的一套学说——原子论。

他认为，所有的物质，无论是土、气、水还是火，都是由一种不可再分的、叫做原子的东西构成的。这种原子极其微小，人眼根本看不见。这便是最早的原子论，我们现在所说的“atom”（原子），在希腊语中就是“不可再分”的意思。

留基伯的学堂中有一位学生，名叫德谟克利特，他将老师的观点进一步发扬光大，提出宇宙是由不可再分的原子和虚空构成的。然而，这种说法在当时之所以不被广泛接受，是因为原子看不见、摸不着，不像土、气、水、火这些元素是人们能够直观感知到的。因此，相信原子论的人寥寥无几，还遭到了柏拉图等人的批评。不过，尽管遭受质疑，原子论对科学的发展却产生了深远的影响。

德谟克利特

古希腊人关于最小物质是不可再分的原子的说法，后来被一位自学成才的化学家继承和发展，他就是近代原子论的提出者——道尔顿。道尔顿出生在英格兰，家境贫寒，无法进入贵族学校学习，只能就读于教会学校。12岁时，他的老师退休，他便接替老师继续讲课，展现出了非凡的才华。后来，他前往一位远亲开办的学校讲学，主要教授英语，相当于我们现在的语文老师。在这段时间里，道尔顿结识了盲人科学家约翰・高夫，在他的影响下，道尔顿对数学和化学产生了浓厚的兴趣。

经过自身的苦心钻研，1803年末，道尔顿于英国皇家学会作了一场有关原子论的报告，从而正式提出现代原子论。道尔顿把元素说与原子说综合考量，觉得二者皆有理，不过是思考方式有所差异罢了。他指出，元素种类繁杂，每种元素都存在与之对应的最小单元，此单元便是原子，原子乃元素保持化学性质的最小单位。这一概念至今仍是化学中对原子的定义。然而，在当时，几乎没有人相信这一观点。

道尔顿原子模型

到了19世纪末20世纪初，许多物理化学领域的大佬都公开反对道尔顿的原子假说。例如，1909年的诺贝尔化学奖得主、德国化学家奥斯特瓦尔德就曾公开表示：“我不相信原子那一套，想要让我相信，就得让我亲眼看见，眼见为实。”

后来，随着放射性、布朗运动等一系列实验的发现，尤其是1908年法国物理学家让・佩兰利用布朗运动重新做了一个实验，他不仅能够测算出原子的平均大小，还发现了沉淀平衡，这才确凿地证实了原子是真实存在的。让・佩兰也因此获得了1926年的诺贝尔物理学奖。

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