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原子论的演变及启示 2011年第12期物理通报物理学史与教育 原子论的演变及启示 冯一兵贾永雷 (信阳师范学院物理与电子工程学院河南信阳464ooo) (收稿日期:2011一O7—21) 摘要:简要地分析了古代原子论提出的背景,阐述了古代原子论的诞生及其内容,介绍了近代科学原子论和 现代物理原子结构理论,并阐释了几点有益的启示. 关键词i原子论演变历程启示 1原子论提出的背景 世界的本原,即宇宙万物由何而生,是一个古 老的话题.在中国古代,有万物源于”道”,”易”,”太 极”,”阴阳”,”五行”,”理”等等的本原观念. 在古希腊时代,米利都学派的泰勒斯首先提出 “水”是世界的本原.泰勒斯之后,他的同乡和学生 阿那克西曼德认为万物的本原是”无限者”.而阿那 克西米尼认为是”气”,赫拉克利特说是”火”,毕达哥 拉斯则别出心裁地说是”数”,巴门尼德认为是无限 的”一”,等等.世界如此复杂,它的本原到底是一个 还是多个呢?米利都学派认为只有一个.那么,此时 就涉及到另外一个问题,即”一”又是如何转化成万 物的呢?这就是哲学上的”一”与”多”和”变”与”不 变”的问题.阿那克西曼德首先表达了此为运动的 必然性.赫拉克利特则认为”一切皆流,万物常新”. 但巴门尼德却认为实在是永恒不变的,变化只不过 是感官的虚构. 为了解决赫拉克利特和巴门尼德的对立,公元 前5世纪,恩培多克勒提出世界的本原由土,气,火, 水四种元素构成,由此改变了前人的一元论,进入了 多元论,从而引发了一元论和多元论的对立.阿那克 萨哥拉认为世界的本原是一种叫”种子”(或称胚种) 的东西,”种子”是万物之源,是永恒存在的,没有产 生,没有消灭,各类种子数量无限,种类无限,不能互 相生成和转化,可以无限分割,”没有最小,总有更 小”.”种子”在”奴斯”的推动下结合或分离,生出万 物.”四元素说”和”种子说”均把世界的本原看成是 物质的,并归结为物质微粒,从而天才地触及到了物 体的内部结构,为古希腊原子论学说的产生奠定了 思想基础j. 2古代原子论的提出 在前期各种物质始原学说的基础上,古希腊哲 学家留基伯和德谟克利特开创了原子唯物论哲学. 一 般认为,原子论的最早提出者是留基伯.德谟克利 特是留基伯的学生,他继承和发展了原子论学说.所 以,他们二人常常被相提并论.事实上两人关于原子 论的论述已经无法分清楚了,通常把留基伯与德谟 克利特合称为最早的原子论者L2]. 原子论认为万物的本原是原子和虚空.原子是 一 种最后的不可分割的物质微粒,它的基本属性是 “充实性”,每个原子都是毫无空隙的;虚空的性质是 空旷,原子得以在其间活动,给原子提供了运动的条 件和空间.原子的数目是无穷的,彼此之间没有性质 的区别,只有形状,体积和序列的不同.运动是原子 固有的属性,原子永远运动于无限的虚空之中,它们 互相结合起来,就产生了各种不同的复合物,原子分 离,物体便归于消灭.原子论者甚至认为人的灵魂也 是由原子构成的,但那是最精细的原子,当构成灵魂 的原子分散时,生命灭亡了,灵魂也就消失了.世间 万物的多姿多彩是因为原子的形状,位置,排列方式 不同罢了,即”万物归一,且多姿多彩”.原子论者认 为存在产生于存在;实在是永恒不变的,变化只不过 *河南省教育厅”十一五”教育科学规划课题.项目编号:2008一JKGHAGH一597 作者简介:冯一兵(1970一),男,硕士,副教授,研究方向为科学教育与科学哲学等 —— 101----—— 2011年第12期物理通报物理学史与教育 是感官的虚构.与此同时,他们认为也不能否认变化 正在进行,万物不断运动,运动是原子的本质特征之 一 . 这就保持了赫拉克利特万物流变的思想.至于原 子为什么能运动,此时的原子论者未能做出最终解 释. 原子论者还解释了宇宙的演化.原子沉重而下 坠,其中较大者下坠得更快,从而迫使轻者上升,这 种作用造成回旋运动.具有同样大小和重量的原子 集合在一起,于是分别构成空气,水和土,其中较轻 者散向周围,构成星体和以太.这样就产生了许多世 界,且各有其中心,并形成球形体.这便是漩涡运动 说,后来康德的星云假说就与此有着许多相同内容. 3近代科学原子论的诞生 古罗马帝国衰亡之后,欧洲进入了中世纪的千 年黑暗时期.如同整个古希腊文明留在历史的记忆 里一样,原子论哲学也被遗忘在历史典籍里.到了近 代初期,随着文艺复兴运动的兴起,古希腊文明又奇 迹般的复苏,原子论也随之复兴,并对当时的科学产 生了广泛而深远的理论影响.玻意耳的”火粒说”,贝 歇尔和施塔尔的”燃素说”,玻意耳”化学元素”的定 义,牛顿的”微粒说”以及之后的”热质说”等,也都 明显受到古希腊原子论的影响.随后,古希腊原子论 最终孕育出了道尔顿近代科学的化学原子论. 1803年1O月,