通识物理：原子概念的提出

在公元前4世纪，古希腊哲学家德谟克利特首次提出了“原子”的概念，意为“世间最小的、不可分割的物质粒子”。同时，德谟克利特认为原子都是相同的，所有物体也都是由原子构成的，因此原子是物质的最小单元。就在同一时期，如图9.1 所示，著名古希腊哲学家亚里士多德在反对这种“物质原子观”的同时又发展了德谟克利特的学说。他首先认为物质是连续的，可以无限分割下去；但同时，亚里士多德又认为物质应具有“干、冷、湿、热”四种不同的类型，这些物质两两结合则可以得到现实世界的各种实际物质。比如，干和冷结合可以得到土，干和热结合可以得到火，冷和湿结合可以得到水，热和湿结合则可以得到气，这大概就是元素的雏形了。在这之后，一些古代印度人也提出了类似学说，指出物质是由空气、火、泥土、水等少数基本单元构成的。

而在我国，早在公元前1000多年的殷周时期，古代中国人就提出了“五行理论”，认为万物是由“金、木、水、火、土”这五种常见的元素构成的，它们之间相生相克，这个“五行理论”和亚里士多德的“干、冷、湿、热”观点颇有相似之处。到了战国时代（公元前476 年—公元前221 年），墨子则主张物质不能无限分割。《墨经》中曾记载：“端，体之无序最前者也”。意思就是说：“端”是组成物体的不可分割的最原始的东西，这也算是“原子”最早的中文释义了。类似地，战国时期的儒家著作《中庸》也曾明确指出：“语小，天下莫能破焉。”对于这句晦涩的话，宋代的朱熹解释道：“天下莫能破是无内，谓如物有至小而可破作两者，是中着得一物在；若无内则是至小，更不容破了。”这些话和注解也算是对“物质存在最小基本单元”观点的认可。当然，这种观点也有一些反对意见，比如战国时期的另一部著作《庄子·天下》则提到：“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，这句话说的就是一个物体永远可以一分为二，其反映的实质就是“物质是连续分布的，没有最小单位”的观点。

(www.xing528.com)

图9.1　人类早期智者的“原子和元素观”

当然，人类早期智者对物质组成的这些认识大多是肤浅和表象的，也缺乏依据，更多源自个人想象，还只是处于思辨阶段。那时的“最小物质单位”，并没有说清楚到底是什么物质，是一种模糊不清的概念。因此，这些观点和哲言对近代科学只具有参考价值。直到19 世纪之后，随着自然科学的发展，原子的概念及其结构模型才逐渐被人们所广泛理解。