关于原子理论，你应当知道但很可能不知道的一些事

电子显微镜看到的石墨烯纳米片

1. 在学校中，学生大概从9年级化学课，开始接触物质的原子理论。很少有老师能让学生感受到：他们正面对着一个非常了不起的人类智慧成果。学生们只是平淡地、不起波澜地接受他们必须要学习的又一个东西。这很遗憾。

2. 伟大的费曼，在他那著名的物理学讲义中，这样说道：如果世界上发生大灾难，所有的人都要死去，所有的知识都会毁灭，未来的人不得不重新发现所有的知识，这时，我们要给未来的他们留下一句话，把我们关于世界的最重要的知识告诉他们，情势紧急，我们只能说一句话，应该说什么？费曼说，他会选择这一句：“世界是由原子构成的。”（大意如此，细节不准确）

3. 我还在哪里看到，电子显微镜刚造出来时，费曼通过它，看到了碳原子（还是硅原子？）排成的阵列，他惊喜地喃喃说道：“它就在那儿！它就在那儿！”等费曼看完后，在场的其他人问他（因为他是大牌的物理学家）：“费曼教授，请问您有什么要说的吗？”费曼说：“这时候人们不应该说什么――只有敬畏。”对费曼来说，那是重大和神圣的一刻。

4. 在2000多年前，古希腊的一些哲学家推测，物质是由原子构成的。在整个世界上，这种想法是绝对的少数派。它里面包含一种奇异的要素：如果物质是由非常小的微粒组成，那么，在这些微粒之间，是什么呢？是空的，是什么都没有，是完全的虚空！所以，我们看到的连成一体的桌椅，刀剑，还有水和油，其实里面包含大量的空无一物的空间！这不是太古怪了吗？古希腊的伟大哲学家柏拉图和亚里士多德，认为自然界是连续的，不会出现真空，他们坚决反对原子理论，他们的追随者也坚决反对原子理论。

5. 原子论遭到人们反对，还有另一个原因：原子论蕴含着无神论的倾向。人们原先认为，世界上各种事物之间的变化，都是神让它们那样；可是，按照原子论，各种事物之间的变化，只不过是原子运动的自然结果。这让神置于何地呢？所以，在信仰上帝的人看来，原子论是反对和亵渎神灵。这还了得！我们今天觉得，反对或亵渎神灵是无所谓的事，但是，在过去很长的时间里，这是最罪大恶极、最不可容忍的事，就像在独裁国家里，反对领袖是第一大罪一样。有一些学者，认为原子论在解释事物上很有道理，但是他们又虔诚地信神，内心充满忧虑和痛苦。

6. 在18到19世纪，在物理学家和化学家研究的许多问题中，有这样几个问题：（1）物质是由什么组成的，特别是，气体是由什么组成的？（2）热的本质是什么？它是一种极细微的物质，还是一种极细微的运动？（3）物质可以发生化学变化，化学变化的基础是什么？化学变化是怎样发生的？咋一看来，这三个问题好像完全没有关联。但是，对它们的研究走到了同一个答案：物质是由原子构成的。

虽然以前的哲学家，对原子进行了许多思索和想象，但是，他们的思索是定性、模糊和任意的。他们只是说，原子很小，但是说不出原子究竟多小；他们只是说，原子一直在运动，但是说不出原子运动的速度是多大；他们只是说，原子很轻，但是说不出原子的重量究竟有多小；他们只是说，原子可以和原子结合，但是确定不了原子和原子以什么方式结合；他们只是说，原子有许多种，但是确定不了究竟有哪些种――这也怪不得它们，这些问题太难了！

但是在18到19世纪，科学家开始分析起不同原子的相对重量来了；开始分析起原子的运动速度来了；开始分析起原子的大小来了；开始分析起1克的某种物质中的原子数目来了；开始分析起原子与原子的结合方式了；开始分析有多少种原子、它们之间存在什么联系了。科学家们根据这些分析，做出了许多预测，如果发现预测与事实不符，他们便改进他们的理论。理论与事实符合得越来越好，原子理论越来越坚实地建立了起来。

7. 尽管如此，直到20世纪初，许多著名的科学家仍然拒不承认原子理论，这些人中包括奥斯特瓦尔德，马赫，以及前期的普朗克。普朗克马上要提出“能量子”即能量的“原子”的概念，可是一开始时，他竟然对物质的原子理论都怀疑！这些人当然了解，原子理论在解释事实上有多么成功；但是他们仍然不相信它，认为它只是一个“美丽的虚构”。他们不接受原子理论，是基于两个理由，一，不借助原子理论，也能满意地解释有关的现象；二，谁看到过原子？

所以我们就能理解，费曼通过电子显微镜看到原子阵列时，为什么那么激动了：“它就在那儿！它就在那儿！”