在原子理论的发展过程中,有着丰富的经验教训。
在古代,人们仰望太阳、月亮、星星、奇异的山峰和悬崖;看着长长的河流、沙子、石头、植物和树木,有时我禁不住要问这样一个问题:宇宙的组成成分是什么?它是如何形成的?
自然界不断变化的事物为人们提供了许多发人深省的现象。例如,从远处看,一堆沙子似乎是一个连续的整体,但实际上它是由无数小沙粒组成的;天空中的银河系乍一看就像一条白色的带子。然而,它是由大量的恒星组成的……这些现象很容易提醒人们,所有大的东西都是由小粒子组成的。
早在2000年前的春秋战国时期,墨子就提出了类似“原子”的说法。当时,他与庄子发生了激烈的争论。庄子说如果有一尺长的木棍,我今天就把它分成两段,明天再把半段分成两段,后天再把半段分成两段……以此类推,这样,这根棍子可以无限地分割下去。墨子不同意庄子的观点。墨子说不可能无限期地分割。折到后来一定会遇到“尽头”(墨子称之为“端”),在那个时候,它不能再分割了“端”是最小的不能再分裂的粒子。
在墨子之后,古希腊有一位著名的哲学家,名叫德谟克利特。和墨子一样,他认为物体不可能无限分割。最后,他将遇到一个不可分割的最小单位。这个最小单位称为“不可分割者”。
这些论据在中国已经被翻译成“莫破尘”和“原子”。因此,墨子的“端”和德谟克利特的“原子”都包含“不可分割者”的含义。德谟克利特的继任者,古罗马的卢修斯,在一本名为《生物理论》的书中再次表达了德谟克利特的原子观。以德谟克利特为首的古代原子理论认为,原子是客观存在的,是不可分割的,是永远运动的。
德谟克利特的“简单唯物主义原子论”只是当时历史条件下的一种猜测,但由于它从唯物主义的角度解释世界,遭到唯心主义和宗教势力的强烈反对。
然而,古老的原子理论并没有被唯物主义的黑风和邪恶浪潮所吞噬,而是一直流传下来。
十七世纪中旬,随着时代的进步和科学的发展,原子理论得到了新生和重新激活。1803年,英国科学家道尔顿用原子理论解释了固定比率定律,提出了“双比率定律”,并测量了某些元素的原子量。从那时起,原子理论已经从一个古老的猜测转变为科学理论,结束了化学史上愚蠢的炼金术时代。
原子理论认为物质是由原子组成的;原子是不能再细分的最小粒子;同一原子的重量和大小相同;所有的原子都在不断地运动。原子理论的建立和发展无疑促进了当时科学的发展。人们用这个理论来解释许多过去无法解释的物理和化学现象。到19世纪,原子理论占主导地位。
然而,科学实验只证明物质是由原子组成的,而不是证明原子是“不可分离”的最小粒子。当时,许多科学家并不了解这一点。他们认为原子“不可分割”的观点是“黄金法则”。因此,原子是构成整个世界的“最小的砖块”已成为不争的信念。
由于原子理论取得了一定的成就,许多科学家陶醉在一种完美和谐的氛围中。他们认为,由于原子是构成整个世界的“最小的砖块”,当人们理解原子及其运动规律时,真理将被耗尽,“终极理论”已经形成。科学家们似乎除了修补现有的理论之外别无选择。正如普朗克的老师菲利普·罗里所说,“事实上,科学已经达到了顶峰,研究它没有什么意义。这座大楼已经建成了。如果有任何缺陷,可以通过一些枯燥的装饰工作来消除。”如果他说的不是他自己的观点,那么当时大多数科学家都是这样做的。
然而,就在这些科学家举杯庆祝"终极理论"建设完成,举手欢呼科学登峰造极之际,一系列新的科学发现打破了"终极理论"的梦想,在人们面前展现了一个新的世界。
1895年,德国科学家伦琴发现了一种新型的不可见射线,称为X射线,因为当时他不知道它是哪种射线。X射线穿透能力强,能穿透木材、果肉等材料;1896年,法国科学家贝克勒尔发现了一种新的射线,即铀化合物发出的射线,称为贝克勒尔射线;https://www.bachemiao.com/
1897年,英国物理学家汤姆森发现了电子;1898年,居里夫妇发现了镭。镭具有很强的放射性,其放射性是铀的数百万倍。通过研究发现,镭辐射有三种不同性质的射线:α辐射是另一种元素氦的原子核;β射线是高速运动的电子流;γ射线是一种波长极短的电磁波。这些重大科学发现粉碎了一直被认为是“不可分割”的原子,剥去了原子的“外壳”,有力地证实了原子内部存在着复杂的结构,它根本不是物质的“最小砖块”。这有效地否定了原子理论被视为“终极理论”的形而上学观点。
从逻辑上讲,新的科学发现应该受到热烈欢迎。然而,那些被形而上学的“终极理论”思想僵化的人无法理解科学土壤中萌芽的新芽。相反,他们认为他们是“不可理解的”怪物。
起初,他们试图解释一系列科学发现。然而,他们使用的几乎所有武器都是从旧原子理论的武库中找到的。当然,将新的科学发现与旧理论联系起来是徒劳的。因此,他们感到苦恼、困惑、徘徊,甚至对科学失去信心。著名物理学家洛伦兹感叹道:
“今天,许多人提出的观点与他们昨天所说的完全相反。在这样一个时代,真理没有标准,他们也不知道什么是科学。我很遗憾五年前当这些矛盾出现时我没有死。
著名科学家波尔兹曼甚至走上了自杀之路。这是形而上学“终极论”造成的悲剧。这时,唯心主义趁机利用一些科学家混乱的思想兜售他们的主观唯心主义。他们把一系列科学发现歪曲为“物质的消失”、“物理学的毁灭”,把物理学的发展歪曲为“现代物理学的危机”。某些科学家指出,就物理学本身而言,根本不存在危机因素的问题,而是革命和进步的问题。