淺析原子論的發(fā)展過程

1、化學(xué)是以物質(zhì)為研究對象，以闡明物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律為己任，所以，“物質(zhì)是什么 構(gòu)成的？ ”是化學(xué)的基本問題也是核心問題。然而，從上古代的德謨克利特（公元前460 前370年）到17世紀(jì)的波義耳（16271691年），上下2000多年，尚未做出完全正確的回 答。到了 17世紀(jì)的1661年，波義耳以化學(xué)實驗為基礎(chǔ)建立這樣的元素論：那些不能用化學(xué)方法 再分解的簡單物質(zhì)是元素。即西方的“土、氣、水、火”四元素物質(zhì)組成觀。這種物質(zhì)觀 已接近原子論，但還不是科學(xué)的原子論。因為，他當(dāng)時稱之為元素的物質(zhì)，今天看來只是單 質(zhì)，而不是原子。隨著科學(xué)實驗的深入、技術(shù)的進步、一代又一代科學(xué)家的努力，人們對物質(zhì)的認識

2、漸漸地 明確起來，并發(fā)生了認識上的飛躍，產(chǎn)生了科學(xué)的原子論，完成這一 “飛躍”的代表人物 就是英國科學(xué)家道爾頓，那已經(jīng)是19世紀(jì)初的事情了（1803年）。由于原子的概念是化學(xué)的基石，是化學(xué)的靈魂，這個問題一旦解決，必然促進化學(xué)學(xué)科極 大的發(fā)展。事實正是如此：從科學(xué)原子論提出，到19世紀(jì)中期，已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素就有60 多種，證明了原子論的指導(dǎo)作用。從此，化學(xué)進入蓬勃發(fā)展的新階段，同時也揭開了物質(zhì)結(jié) 構(gòu)理論的序幕，已能從微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度去揭示宏觀化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)。使化學(xué)發(fā)展到由材 料的堆積至材料的整理，并使其條理化的新時期。原子分子學(xué)說的建立與發(fā)展從道爾頓的原子論到阿伏加德羅的分子論的歷史發(fā)展過程

3、已經(jīng)是盡人皆知的事實，歷代的史 學(xué)家們已經(jīng)對此進行過非常細致和深入的研究。道爾頓提出的原子論在最初的30年里，化學(xué) 家們由于研究的需要而運用它，又因為認識角度的不同，思想方法上的差異，特別是狹隘經(jīng)驗 論的影響又不敢信賴它。分子論的命運更慘，它被原封不動地埋在意大利達半個世紀(jì)之久。 科學(xué)思想在傳播過程中必須遵循“物競天擇，適者生存”的原則，不斷地接受社會環(huán)境的選 擇。任何科學(xué)理論的產(chǎn)生都不是偶然的，總有一定的時代背景和認識論的根源,是人類科學(xué)認 識發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。18世紀(jì)末至19世紀(jì)初，化學(xué)開始由以搜集材料為特征的經(jīng) 驗描述階段，逐步過渡到以整理材料、尋找事物的內(nèi)在聯(lián)系為特征的理論概括

4、階段。由拉瓦 錫掀起的化學(xué)革命不僅建立了化學(xué)理論的新秩序,而且在研究方法上給化學(xué)的發(fā)展注入了新 的活力。特別是定量方法的廣泛采用,使化學(xué)家們搞清了許多物質(zhì)的組成及化學(xué)變化中各物 質(zhì)量的關(guān)系。1789年,拉瓦錫首先用精確定量的實驗證明了質(zhì)量守恒定律它作為自然界的一 條最基本的規(guī)律，為人們從事化學(xué)研究的基本依據(jù);1791年,里希特根據(jù)大量定量實驗發(fā)現(xiàn)了 酸堿反應(yīng)的當(dāng)量關(guān)系。1802年，費歇爾在里希特工作的基礎(chǔ)上進一步明確闡述了當(dāng)量定律 ;1799年，普羅斯特根據(jù)一系列化學(xué)定量分析提出了定組成定律,大大促進了人們對物質(zhì)組成 的認識;1803年，道爾道在思考原子學(xué)說的過程中，根據(jù)自己的實驗歸納，推導(dǎo)出

5、了倍比定律。 這些化學(xué)基本定律都是從實驗中歸納總結(jié)出來的經(jīng)驗規(guī)律它促使化學(xué)家進一步思考。道爾頓在做小學(xué)教員的閑暇里,學(xué)得一些數(shù)學(xué)與物理的知識。后來。便開始做氣體的實驗。 1801年他總結(jié)出混合氣體的分壓定律，并認為氣體的性質(zhì)最好用原子論的觀點解釋。1803年 他提出了原子論的基本要點,到1808年才公開發(fā)表。要點是:（1）所有物質(zhì)都不能無限分割， 都要達到一個最后的極限。這個極限的微粒依照自古以來的說法，就叫原子。（2）原子的種類很多。同一元素的原子,性質(zhì)完全相同，質(zhì)量相等。不同元素的原子，性質(zhì)不同，質(zhì)量不同。（3） 化合物是由其組成元素的原子聚集而成的復(fù)雜原子。在構(gòu)成一種化合物時，其成分元素

6、的原 子數(shù)目保持一定,而且保持著最簡單的整數(shù)。道爾頓的原子論不僅成功地解釋了許多化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)計算定律，還進一步揭示了它們的 內(nèi)在聯(lián)系，使古代樸素的原子論思想進化為科學(xué)的原子論。但是，原子論的意義并沒有立即被 廣大化學(xué)家所理解,其傳播過程很不順利。1869年英國著名的化學(xué)家威廉遜在倫敦皇家學(xué)會 的主席致詞中曾精辟地指出:可以毫不夸張地說，一方面所有化學(xué)家都運用著原子論,而另一 方面數(shù)量頗為可觀的化學(xué)家卻又不相信它，其中一些人甚至厭煩它。這就是當(dāng)時英國化學(xué)界, 也是整個化學(xué)界的實際。造成這種矛盾狀態(tài)的原因是多方面的。從客觀上看，當(dāng)時還沒有足 夠多的具有一定深度的實驗來驗證其正確性是一個重要原因;

7、認識角度的不同所造成的思想 方法上的差異或?qū)Ω拍詈驮~義的理解不同也是個原因I;另外，道爾頓所測得的原子量的數(shù)值非 常粗糙也可能是個重要的原因。道爾頓立論中的那些與事實不符的死板、武斷的假設(shè)也妨礙 了原子論的傳播。從主觀上看，道爾頓不擅長交際，一直過著孤獨的生活。他的這種性格也不 利于原子論的順利傳播。事實上，對原子論進行了最有力宣傳的并不是道爾頓，而是曾在格 拉斯哥大學(xué)任教授的化學(xué)家T.湯姆遜。他是英國第一個公開贊賞道爾頓原子論的化學(xué)家。古代原子論的發(fā)展過程和主要內(nèi)容希臘也提出了與五行學(xué)說類似的火、風(fēng)、土、水四元素說和古代原子論.這些樸素的元素思 想,即為物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化理論的萌芽.后來在中國

8、出現(xiàn)了煉丹術(shù)，到了公元前2世紀(jì)的秦漢時 代，煉丹術(shù)以頗為盛行，大致在公元7世紀(jì)傳到阿拉伯國家，與古希臘哲學(xué)相融合而形成阿拉伯 煉丹術(shù)，阿拉伯煉金術(shù)于中世紀(jì)傳入歐洲，形成歐洲煉金術(shù),后逐步演進為近代的化學(xué).墨家曾經(jīng)對物質(zhì)世界進行具體的分析.他們把空間稱為“宇”，把時間稱為“久”（即“宙”）. 如果一件實物所處區(qū)域的邊際前，再也不容一線之地，這就是個別區(qū)域的空間窮盡之點.如果 個別實物所處的空間中,始終保持一個靜止固定狀態(tài)，就沒有時間性可言，這就是個別區(qū)域時 間窮盡之點.他們已認識到時間和物質(zhì)運動不可分割的關(guān)系，脫離了物質(zhì)運動就沒有時間性可言，時間是指物質(zhì)運動過程的持續(xù)性.這種看法具有素樸的辯證觀

9、點.后期墨家認為 “久”是由物質(zhì)的運動而形成的，他們進一步對物質(zhì)的運動作具體的分析.他們不但分析了運動 的開始和停止或不停止,而且對運動的過程也作了分析.后期墨家認為“宇”是由物質(zhì)所構(gòu)成的，于是就進一步對物質(zhì)的組織構(gòu)造作具體分析.他們 認為宇宙間的萬物是由人體器官所能感覺到的物質(zhì)粒子構(gòu)成的，由于物質(zhì)粒子組織結(jié)合方式 不同,也就產(chǎn)生了周圍世界各式各樣的物體.其組織結(jié)合方式共有五種：（一）有空隙的組織結(jié) 合，叫做“有間”.（二）相互充滿的組織結(jié)合，叫做“盈”這是主要的組織結(jié)合方式，許多物質(zhì)粒子到處充盈著，物體就可能積厚起來成為體積.例如有“堅”的屬性的物質(zhì)粒子和有 “白”的屬性的物質(zhì)粒子到處充盈著

10、，也就組織結(jié)合為“石”.（三）相接觸連結(jié)的組織結(jié)合，叫做 “攖”如果接疊得完全契合，就和“盈”一樣；如果只有一部分互相接疊起來，叫做“體攖”.（四） 不規(guī)則的組織結(jié)合，叫做“仳” .這種組織結(jié)合有的接疊,有的不接疊,是雜亂得沒有規(guī)律的.（五） 有秩序的組織結(jié)合，叫做“次”這種組織結(jié)合既沒有空隙，也不相接疊，是有秩序地排列起來的. 后期墨家認為萬物是多種物質(zhì)粒子經(jīng)過以上五種不同的組織結(jié)合方式構(gòu)成的，而且認為這種 物質(zhì)粒子具有不可分割性，這和古代希臘唯物哲學(xué)家德謨克利特（約公元前四六。年至前三七 。年）主張萬物是由一種不可分割的基本粒子構(gòu)成是一樣的.墨經(jīng)把幾何學(xué)上的點叫做“端”, 同時也把這種不可

11、分割的物質(zhì)粒子稱為“端”,并且對“端”的不可分割性作了具體解釋.原子論哲學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 哲學(xué)（philosophy），即“愛智之學(xué)”，起源于古希臘人對自然界萬千氣象的“驚異”（亞里士 多德語）。因而，古希臘剛產(chǎn)生的哲學(xué)主要是以自然界為研究對象，被稱為自然哲學(xué)。自然 界中萬事萬物究竟從何而來，為何千姿百態(tài)，變幻萬千？這樣的困惑使的生活富足、閑適， 思想言論自由的古希臘人率先走上了探索自然奧秘的追求智慧之路。而對萬物始基和本原的 探索也成為哲學(xué)永恒的主題。自然哲學(xué)從其產(chǎn)生之日起，在本原問題上便出現(xiàn)了兩種對立的 傾向：一方面，在小亞細亞沿海的伊奧尼亞地區(qū)產(chǎn)生了具有唯物主義傾向的米利都學(xué)派和愛 菲索學(xué)

12、派;另一方面，在南意大利出現(xiàn)了具有唯心主義傾向的畢達哥拉斯學(xué)派和愛利亞學(xué)派。（冒從虎26頁）阿布德拉的德謨克里特在總結(jié)前人成果一一特別是米利都學(xué)派和愛利亞學(xué) 派的合理成分一一的基礎(chǔ)上提出了原子論哲學(xué)思想，“建立了自身完整的無所不包的用以說 明世界的科學(xué)體系?！保ㄎ牡聽柊啵ㄕ軐W(xué)史）99100頁）它綜合了前蘇轍學(xué)彬成為后來哲 學(xué)發(fā)展的源泉和基礎(chǔ)，成為古希臘哲學(xué)的最高成就。原子論哲學(xué)產(chǎn)生的社會歷史背景和階級本質(zhì)社會存在決定社會意識。任何新的思想意識形態(tài)的產(chǎn)生都是與當(dāng)時的社會歷史狀況密切相 關(guān)的。原子論哲學(xué)思想的產(chǎn)生也不例外。原子論哲學(xué)的主要代表人物德謨克里特約出生于公元前460年左右，其時希波戰(zhàn)爭已

13、近尾 聲。他童年時正趕上文化在希臘半島本土勃興和伯里克利在雅典執(zhí)政的時代。這一時期正是 古希臘奴隸主民主制的繁榮時期，工商業(yè)發(fā)達，學(xué)術(shù)文化昌盛出現(xiàn)了前蘇格拉底時期的大部 分主要學(xué)派。哲學(xué)、科學(xué)、文學(xué)和藝術(shù)都取得了巨大的成就。隨著手工業(yè)和商業(yè)的繁榮發(fā)達，在公元前六世紀(jì)由于工商業(yè)和奴隸買賣發(fā)展而出現(xiàn)的新興奴 隸主階層在經(jīng)濟上和政治上不斷強大起來。在雅典、阿格利根特、米利都、愛菲斯等許多希 臘城邦，強大起來的新興奴隸主階層一一工商業(yè)奴隸主與舊地主奴隸主貴族的矛盾日益加 深，階級斗爭開始尖銳化。德謨克里特的原子論哲學(xué)正是在這種形勢下誕生的。他的唯物主 義路線與柏拉圖唯心主義路線的斗爭，正是這種階級斗爭

14、的反映。德謨克里特的家鄉(xiāng)阿布德拉城邦是希臘本土東北部色雷斯地區(qū)的一個新興的工商業(yè) 城市。正當(dāng)希臘的雅典和斯巴達都熱衷于對波斯的戰(zhàn)爭，特別是雅典戰(zhàn)事急迫社會動亂之時， 處在邊遠地區(qū)的阿布德拉卻得到了繁榮。戰(zhàn)后，雅典進入了它的黃金時期一一伯里克利時期。 此時的雅典，可謂百川匯流萬紫千紅為希臘精英薈萃之地。哲學(xué)上繼阿那克薩哥拉之后，出 現(xiàn)了智者們百家爭鳴的盛況。而這一時期的阿布德拉的學(xué)術(shù)文化與雅典有著密切的聯(lián)系。民 主制度的優(yōu)越和學(xué)術(shù)文化的繁榮為原子論的產(chǎn)生提供了必要的社會條件和思想基礎(chǔ)。德謨克利特幸運的生活在這樣一個黃金時代。他出生于一個大商業(yè)奴隸主家庭，家境富裕并 得到了良好的教育，他曾周游各地

15、，同許多國家的哲學(xué)家杰出學(xué)者有過交往。他“是經(jīng)驗的 自然科學(xué)家和希臘人中第一個百科全書式的學(xué)者?！保R恩全集第三卷人民出版社1965年版 146頁）豐富的閱歷和淵博的知識使他最終完成了原子論這一在當(dāng)時看來頗為完善的唯物主 義體系。綜上所述，原子論哲學(xué)的產(chǎn)生是奴隸制城邦的社會經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物。公元前五世紀(jì)中葉，古 希臘城邦的奴隸主民主制和學(xué)術(shù)文化的繁榮為其提供了社會條件和思想基礎(chǔ)。而新興奴隸主 階層與舊地主奴隸主貴族之間的階級斗爭為其提供了階級基礎(chǔ)。原子論哲學(xué)在本質(zhì)上是奴隸 主階級的哲學(xué)。二、原子論哲學(xué)的理論準(zhǔn)備原子論哲學(xué)是早期希臘哲學(xué)的又一次大綜合。他繼承了伊奧尼亞哲學(xué)的唯物主義傾向，放棄 了他

16、們把世界的本原歸結(jié)為某種感性物質(zhì)形態(tài)的各種具體主張；吸取了南意大利哲學(xué)，特別 是愛利亞學(xué)派力圖通過思想的抽象概括來尋求非感性的、統(tǒng)一的、穩(wěn)定的本原的思想，否定 了他們把存在與非存在，一與多，靜與動，本質(zhì)與現(xiàn)象絕對對立的傾向，是早期自然哲學(xué)發(fā) 展的重要成果。原子論的直接理論準(zhǔn)備是恩培多克勒和阿那克薩哥拉的哲學(xué)和科學(xué)思想。1、恩培多克勒恩培多克勒在哲學(xué)上的貢獻主要是提出了 “四根說”和“愛恨說”同時在科學(xué)上也提出 了一些有價值的思想。例如，他曾做過一個滴漏實驗，證明了這樣的道理:空氣并不像他的 前人所認為的那樣，與虛空沒有區(qū)別，空氣是一種物質(zhì)，占有空間，雖不為視覺觸覺所感知， 但實驗證明它是一種看

17、不見的物質(zhì)存在，并且是具有一定的力量的。在這里“他已經(jīng)以科學(xué) 的名義征服了一個超出人類知覺正常范圍的世界。通過檢驗看不見的世界對看得見的世界所 起的作用，恩培多克勒揭示出一個看不見的物質(zhì)世界的存在?！保ㄓ⒎`頓（希臘人的科學(xué)） 第四章）恩培多克勒的這個實驗所表現(xiàn)出的思想，成為原子論哲學(xué)的一種理論準(zhǔn)備。在本原 問題上恩培多克勒認為火、氣土、水四種物質(zhì)是萬物的本原也即構(gòu)成萬物的四根。正是“從 這些元素中生出過去、現(xiàn)在、未來的一切事情，生出樹木和男人女人、飛禽走獸和水里的魚”， 以至長生不老的尊神。（西方哲學(xué)原著選讀上卷44頁）四根是永恒的，既“不是產(chǎn)生出來的， 也不消滅”。四根各自獨立，既不相互產(chǎn)

18、生，也不相互轉(zhuǎn)化。但是四根可以結(jié)合、分離“這 四種元素，他們互相穿插，變成了形形色色的事物”（同上）值得注意的是，恩培多克勒的這些同伊奧尼亞的哲學(xué)不同，他開始對事物的變化進行量的考察。在他看來， 具體事物之間的差別，是由于構(gòu)成事物的四種元素的不同比例造成的。同樣，人們通常所說 的事物的產(chǎn)生和消滅，并不是事物質(zhì)上的變化，而僅僅是由于構(gòu)成事物的元素按一定比例的 結(jié)合和分離。他說：“任何變滅的東西都沒有真正的產(chǎn)生，在毀滅性的死亡中也并沒有終止。 有的只是混合和混合物的交換：產(chǎn)生只是人們給這些現(xiàn)象所起的一般名稱?！保ü畔ＥD羅馬哲 學(xué)81頁）恩培多克勒這種從量上來考察事物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動變化的觀點，較之

19、伊奧尼亞 的哲學(xué)家們單純從質(zhì)上考察事物的觀點是一個進步，這對原子論的形成產(chǎn)生了重大影響。2、阿那克薩哥拉阿那克薩哥拉在本原問題上提出了種子說。他認為種子是萬物的本原。他說：“結(jié)合物中 包含著很多各式各樣的東西，即萬物的種子?！保ㄎ鞣秸軐W(xué)原著選讀上卷38頁） 阿那克薩哥拉所說的種子，使指與它所組成事物性質(zhì)相同的微小的物質(zhì)顆粒。他認為，首先， 所有種子都是永恒存在的，沒有產(chǎn)生，也不會消滅。各類種子各自獨立，不能相互產(chǎn)生和轉(zhuǎn) 化。其次，種子不僅在數(shù)量上無限，而且在種類上也是無限的。世界上有多少種事物就有多 少種種子。還有，種子是“微小而不被察覺到的。（轉(zhuǎn)引自黑格爾：哲學(xué)史講演錄第一卷商 務(wù)印書館19

20、41年版360頁）應(yīng)當(dāng)看到，他肯定了非感性物質(zhì)微粒的存在，這是他同伊奧尼 亞哲學(xué)的一個重要區(qū)別，標(biāo)志著希臘早期唯物主義發(fā)展到一個新階段的開端。阿那克薩哥拉種子說的顯著特點就是，把萬物的本原歸結(jié)為為人們的感官所不能直接把握的 無限多樣的物質(zhì)的種子，這表明阿那克薩哥拉在繼承伊奧尼亞哲學(xué)所開創(chuàng)的唯物主義傳統(tǒng)的 同時，糾正了他們把萬物的本原歸結(jié)為某種感性事物的缺陷；在克服南意大利哲學(xué)唯心主義 傾向的同時，吸收了他們把本原了解為具有非感性的和穩(wěn)定的性質(zhì)的合理思想。阿那克薩哥 拉的種子說是關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的萌芽，他的思想在原子論中得到進一步貫徹。三、原子論哲學(xué)原子論哲學(xué)應(yīng)該是由留基伯創(chuàng)立的。他提出了原子論

21、思想的基本框架，但原子論的系統(tǒng)理 論是由德謨克里特完成的。然而，由于留基伯的著作沒有流傳下來，無法見出他與其弟子思 想的不同，故而很難將這兩個人區(qū)別開來。因此，當(dāng)我們以德謨克里特之名在談及原子論的 時候，實際指的是兩人的共同思想。Q亞里士多德在（形而上學(xué)）中，記載了德謨克里特關(guān)于原子論的基本主張:“留基伯和他 的伙伴德謨克里特說，充滿和空虛是根本元素?！保ㄎ鞣秸軐W(xué)原著選讀上卷48頁）這里所說 的充滿和空虛就是指的原子和虛空；德謨克里特認為，原子是構(gòu)成萬物的不可再分的物質(zhì) 實體。原子之間存在著虛空；原子在質(zhì)上是同一的，在量上是無限的，在時間上是永恒的； 原子間只有“形狀、次序、位置”的區(qū)別。原子

22、體積很小，因而是看不見的，不能為感官所 直接把握。原子處于永恒的運動之中。德謨克里特用原子論說明了許多現(xiàn)象。他堅持一切事物，無論是物質(zhì)的還是精神的都是 在虛空中運動的原子構(gòu)成的。在宇宙生成上，他認為，宇宙之初，無數(shù)的原子在無限的虛空 中作無規(guī)則的運動。運動中，其一部分的原子會發(fā)生相互的碰撞，形成漩渦運動，有的究結(jié) 合在一起，形成輕重不同的聯(lián)合體。由于不斷的沖撞和結(jié)合，原子會像滾雪球一樣越滾越大， “成了最初的一團球形的東西?！保ɡ瓲栃拚Z）見古希臘羅馬哲學(xué)92頁。那最先成為最大也 最重的球形結(jié)合物就在漩渦運動中成了中心，成為后來人們生活起上的地球。而那些處在漩 渦運動中心外的小的、輕的結(jié)合物便成

23、了日月星辰。在認識論上，他認為生命是從濕潤的泥土里產(chǎn)生的。而人與其他生命的不同在于人具有精神 和靈魂。靈魂是由原子構(gòu)成的，靈魂原子同其他原子有所區(qū)別，他是像火一樣活躍、精致和 能動的物質(zhì)粒子。當(dāng)人的軀體形成時，靈魂也就產(chǎn)生了，兩者一結(jié)合就形成了生命。而死是 靈魂原子的分離。Q原子的英文名是從希臘語轉(zhuǎn)化而來，原意為不可切分的。很早以前，希臘和印度的哲學(xué) 家就提出了原子的不可切分的概念。17和18世紀(jì)時，化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了物理學(xué)的根據(jù)：對于某 些物質(zhì)，不能通過化學(xué)手段將其繼續(xù)的分解。19世紀(jì)晚期和20世紀(jì)早期，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了 亞原子粒子以及原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由此證明原子并不是不能進一步切分。量子力學(xué)原理能

24、夠 為原子提供很好的模型。3與日常體驗相比，原子是一個極小的物體，其質(zhì)量也很微小，以至于只能通過一些特 殊的儀器才能觀測到單個的原子，例如掃描隧道顯微鏡。原子的99.9%的質(zhì)量集中在原子核， 4其中的質(zhì)子和中子有著相近的質(zhì)量。每一種元素至少有一種不穩(wěn)定的同位素，可以進行 放射性衰變。這直接導(dǎo)致核轉(zhuǎn)化，即原子核中的中子數(shù)或質(zhì)子數(shù)發(fā)生變化。5電子占據(jù)一 組穩(wěn)定的能級，或者稱為軌道。當(dāng)它們吸收和放出光子的時候，電子也可以在不同能級之間 跳躍，此時吸收或放出光子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學(xué)屬 性，并且對原子的磁性有著很大的影響。近代史1661年，自然哲學(xué)家羅伯特波義耳出版了懷

25、疑的化學(xué)家（The Sceptical Chemist） 一書， 他認為物質(zhì)是由不同的“微?！被蛟幼杂山M合構(gòu)成的，而并不是由諸如氣、土、火、水等 基本元素構(gòu)成。恩格斯認為，波義耳是最早把化學(xué)確立為科學(xué)的化學(xué)家2。1789年，法國 貴族，拉瓦錫定義了原子一詞，從此，原子就用來表示化學(xué)變化中的最小的單位。道爾頓在化學(xué)哲學(xué)新體系中描述的原子1803年，英語教師及自然哲學(xué)家約翰道爾頓(John Dalton)用原子的概念解釋了為什么 不同元素總是呈整數(shù)倍反應(yīng)，即倍比定律(law of multiple proportions)；也解釋了為什么某 些氣體比另外一些更容易溶于水。他提出每一種元素只包含唯

26、一一種原子，而這些原子相互 結(jié)合起來就形成了化合物。1827年，英國植物學(xué)家羅伯特布朗Botanist Robert Brown)在使用顯微鏡觀察水面上灰塵 的時候，發(fā)現(xiàn)它們進行著不規(guī)則運動，進一步證明了微粒學(xué)說。后來，這一現(xiàn)象被稱為為布 朗運動。1877年，德紹爾克思(J. Desaulx)提布朗運動是由于水分子的熱運動而導(dǎo)致的。Q 1897年，在關(guān)于陰極射線的工作中，物理學(xué)家約瑟夫湯姆生(J.J.Thomsom)發(fā)現(xiàn)了 電子以及它的亞原子特性，粉碎了一直以來認為原子不可再分的設(shè)想。湯姆生認為電子是平 均的分布在整個原子上的，就如同散布在一個均勻的正電荷的海洋之中，它們的負電荷與那 些正電荷

27、相互抵消。這也叫做葡萄干蛋糕模型(棗核模型)。1909年，在物理學(xué)家歐內(nèi)斯特盧瑟福(Ernest Rutherford)的指導(dǎo)下，菲利普倫納德 (P.E.A.Lenard)用氦離子轟擊金箔。發(fā)現(xiàn)有很小一部分離子的偏轉(zhuǎn)角度遠遠大于使用湯姆 生假設(shè)所預(yù)測值。盧瑟福根據(jù)這個金伯實驗的結(jié)果指出：原子中大部分質(zhì)量和正電荷都集中 在位于原子中心的原子核當(dāng)中，電子則像行星圍繞太陽一樣圍繞著原子核。帶正電的氦離子 在穿越原子核附近時，就會被大角度的反射。這就是原子核的核式結(jié)構(gòu)。1913年，在進行有關(guān)對放射性衰變產(chǎn)物的實驗中，放射化學(xué)家弗雷德里克索迪 (Frederick Soddy)發(fā)現(xiàn)對于元素周期表中的每個

28、位置，往往存在不只一種質(zhì)量數(shù)的原子?，敻覃愄靥盏聞?chuàng)造了同位素一詞，來表示同一種元素中不同種類的原子。在進行關(guān)于離子 氣體的研究過程中，湯姆生發(fā)明了一種新技術(shù)，可以用來分離不同的同位素，最終導(dǎo)致了穩(wěn) 定同位素的發(fā)現(xiàn)3；同年，物理學(xué)家尼爾斯玻爾Niels Bohr)重新省視了盧瑟福的模型， 并將其與普朗克及愛因斯坦的量子化思想聯(lián)系起來，他認為電子應(yīng)該位于原子內(nèi)確定的軌道 之中，并且能夠在不同軌道之間躍遷，而不是像先前認為那樣可以自由的向內(nèi)或向外移動。 電子在這些固定軌道間躍遷時，必須吸收或者釋放特定的能量。這種電子躍遷的理論能夠很 好的解釋氫原子光譜中存在的固定位置的線條4，并將普朗克常數(shù)與氫原子

29、光譜的里德伯 常量取得了聯(lián)系。1916年，德國化學(xué)家柯塞爾(Kossel)在考察大量事實后得出結(jié)論：任何元素的原子都要使 最外層滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)5。1919年，物理學(xué)家盧瑟福在a粒子(氦原子核)轟擊氮原子的實驗中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子6。弗朗西 斯威廉阿斯頓(Francis William Aston)使用質(zhì)譜證實了同位素有著不同的質(zhì)量，并且同 位素間的質(zhì)量差都為一個整數(shù)，這被稱為整數(shù)規(guī)則。1923年，美國化學(xué)家吉爾伯特牛頓路易斯(G.N.Lewis)發(fā)展了柯賽爾的理論，提出共 價鍵的電子對理論5。路易斯假設(shè)：在分子中來自于一個原子的一個電子與另一個原子的 一個電子以“電子對”的形式形成原子間的化學(xué)鍵。這

30、在當(dāng)時是一個有悖于正統(tǒng)理論的假設(shè)， 因為庫侖定律表明，兩個電子間是相互排斥的，但路易斯這種設(shè)想很快就為化學(xué)界所接受， 并導(dǎo)致原子間電子自旋相反假設(shè)的提出7。1926 年，薛定諤(Erwin Schrdinger)使用路易斯德布羅意(Louis de Broglie)于 1924年提出的波粒二象性的假說，建立了一個原子的數(shù)學(xué)模型，用來將電子描述為一個三 維波形。但是在數(shù)學(xué)上不能夠同時得到位置和動量的精確值。1926年，沃納海森堡(Werner Heisenberg)提出了著名的測不準(zhǔn)原理。這個概念描述的是， 對于測量的某個位置，只能得到一個不確定的動量范圍，反之亦然。盡管這個模型很難想像， 但它

31、能夠解釋一些以前觀測到卻不能解釋的原子的性質(zhì)，例如比氫更大的原子的譜線。因此， 人們不再使用玻爾的原子模型，而是將原子軌道視為電子高概率出現(xiàn)的區(qū)域（電子云） 8。1930年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，a射線轟擊鈹-9時，會產(chǎn)生一種電中性，擁有極強穿透力的射線，最初，這被認為是Y射線；1932年，約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)，這種下載文檔到電腦， 查找使用更方便。Q射線能從石蠟中打出質(zhì)子；同年，盧瑟福的學(xué)生詹姆斯查得威克（James Chadwick）認定這就是中子6，而同位素則被重新定義為有著相同質(zhì)子數(shù)與不同中 子數(shù)的元素。1950年，隨著粒子加速器及粒子探測器的發(fā)展，科學(xué)家們可以研究高能粒子 間的碰撞。他們發(fā)現(xiàn)中子

32、和質(zhì)子是強子的一種，由更小的夸克微粒構(gòu)成。核物理的標(biāo)準(zhǔn)模型 也隨之發(fā)展，能夠成功的在亞原子水平解釋整個原子核以及亞原子粒子之間的相互作用。 1985年，朱棣文及其同事在貝爾實驗室開發(fā)了一種新技術(shù)，能夠使用激光來冷卻原子。威 廉丹尼爾菲利普斯團隊設(shè)法將納原子置于一個磁阱中。這兩個技術(shù)加上由克洛德科昂 -唐努德日團隊基于多普勒效應(yīng)開發(fā)的一種方法，可以將少量的原子冷卻至微開爾文的溫度 范圍，這樣就可以對原子進行很高精度的研究，為玻色-愛因斯坦凝聚的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ) 9。歷史上，因為單個原子過于微小，被認為不能夠進行科學(xué)研究。2012年，科學(xué)家已經(jīng)成功使用一單個金屬原子與一個有機配體連接形成一個單電子晶

33、體管。 在一些實驗中，通過激光冷卻的方法將原子減速并捕獲，這些實驗?zāi)軌驇韺τ谖镔|(zhì)更好的 理解。發(fā)展史道爾頓的原子模型英國自然科學(xué)家約翰道爾頓將古希臘思辨的原子論改造成定量的化學(xué)理論，提出了世 界上第一個原子的理論模型。他的理論主要有以下四點5:所有物質(zhì)都是由非常微小的、 不可再分的物質(zhì)微粒即原子組成同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同，不同元素的 原子，主要表現(xiàn)為質(zhì)量的不同原子是微小的、不可再分的實心球體原子是參加化學(xué) 變化的最小單位，在化學(xué)反應(yīng)中，原子僅僅是重新排列，而不會被創(chuàng)造或者消失。雖然，經(jīng) 過后人證實，這是一個失敗的理論模型，但道爾頓第一次將原子從哲學(xué)帶入化學(xué)研究中，明 確了今后化學(xué)家們努力的方向，化學(xué)真正從古老的煉金術(shù)中擺脫出來，道爾頓也因此被后人 譽為“近代化學(xué)之父”。葡萄干布丁模型（棗核模型）葡萄干布丁模型（棗核模型）由湯姆生提出，是第一個存在著亞原子結(jié)構(gòu)的原子模型。湯 姆生在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上提出了原子的葡萄干布丁模型（棗核模型），湯姆生認為5:正 電荷像流體一樣均勻分布在原子中，電子就像葡萄干一樣散布在正電荷中，它們的負電荷與 那些正電荷相互抵消在受到激發(fā)時，電