從92到數(shù)百萬

我們在地球上可以看到或觸摸到數(shù)百萬種不同的物體。下面請用幾分鐘的時間列舉出所有你們能想到的物體，大家可以從自己此刻所能看見、感覺、觸摸、聽見或嗅到的物體寫起。如果紙上還有空間，就繼續(xù)寫出這些物體的組成及其組成部分的組成。倘若再寫上在過去24小時內(nèi)曾感覺過的物體，或者和別人所寫的做一個比較，你們就會發(fā)現(xiàn)這個列表還可以更長！

看看你們在表單上列出的物體，它們是由什么構(gòu)成的。其實，在人類歷史上曾有人研究過這數(shù)百萬種不同物體的存在方式。其中，有一種解釋就是它們都由少數(shù)幾種基本材料構(gòu)成的。

通過觀察，你們會發(fā)現(xiàn)城市中存在大量不同形狀、大小和顏色的建筑。但相同的是它們都是由為數(shù)不多的幾種建筑材料建成，例如木材、玻璃、金屬、混凝土、涂料和塑料。依此類推，也許地球上這數(shù)百萬種物體也同樣是由少數(shù)幾種基本材料構(gòu)成的。

古希臘人認為，世間萬物都由泥土、空氣、火和水這四種基本元素按照各種不同的方式組合而成。據(jù)此觀點而言，我們?nèi)祟惡翢o例外也都應(yīng)由這四種基本元素構(gòu)成。進出我們身體的空氣、我們體內(nèi)的熱量（火）、我們的肉體（泥土）以及我們的體液（血液、汗液、眼淚），無一例外都證明了這一點。然而，當(dāng)一位名叫亞里士多德的古希臘人試圖把60杯水、20罐土、可供10個人呼吸的空氣和2堆篝火混合在一起從而創(chuàng)造出一個人時，他失敗了。

希臘人認為，只有這四種基本元素是純凈的，其他任何物體都由兩種或兩種以上的基本元素以適當(dāng)?shù)姆绞交旌隙伞Ｒ虼耍ＥD人對基本元素的定義可分為以下兩部分：

世間萬物都由基本元素構(gòu)成。因此，把任何物體分解之后，我們會發(fā)現(xiàn)它由一種或多種基本元素組成。

這四種基本元素不能被進一步分解。

盡管我們并不認同以上觀點，但現(xiàn)代科學(xué)仍沿用了古希臘人的定義方法。至今，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球上存在著92種基本自然元素，而非古希臘人所說的4種。就是這92種基本元素以不同的方式結(jié)合形成了所有數(shù)百萬種不同的物體。

從古希臘人所定義的四種基本元素之一水，就可以為我們解釋為什么基本元素種類會從4增加到92。倘若水是基本元素，就不能被進一步分解。然而，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)我們可以輕易地將水分解成兩個部分。

給水通電時，會不斷地有氣泡形成、溢出。如果正確地設(shè)計實驗裝置，我們就能收集到由水分解所得的兩種不同氣體。若把這兩種氣體重新結(jié)合，就又生成了水。這兩種氣體就是氫元素和氧元素。之所以稱之為元素，是因為它們不能像水一樣，輕易地分解成更簡單的部分。

假設(shè)你們所在的公司承擔(dān)著建設(shè)行星的重任，比如說建設(shè)地球。剛開始，這看似是一項不可能完成的工作，因為這需要上百萬種不同的物體。但現(xiàn)在你們就會覺得，這項工作并不是不可能完成的。理論上，要完成這項任務(wù)只需要92個裝有不同基本元素的容器即可。當(dāng)需要諸如巖石、樹葉或牙齒之類的物體時，你們所要做的就是把那些元素以適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合起來。

這樣一來，這個浩大的工程就會簡單得多。由于地球表面及內(nèi)部的大多數(shù)物體都只由少數(shù)幾種元素構(gòu)成，所以你們就只需氫、氧、氮、碳、鐵和硅這幾種基本元素，來形成水、泥土、空氣和生命體。當(dāng)然，若要完成所有物體的建設(shè)還需要其他一些少量元素，例如鋁、硫和氯。至于像鉑和氦這樣的元素，其所需的容器就小得多，因為地球上此類元素的含量都非常低。

這時候我們就可以利用系統(tǒng)的觀點來解釋以上內(nèi)容。92種元素是地球整個系統(tǒng)的組成部分，當(dāng)兩個或更多的元素組合起來，就會形成不同于部分的新物體。計算一下92種元素不同的排列組合方式，地球上有數(shù)百萬種不同物體也就不足為奇了。

讓我們來看看自己對物質(zhì)的理解到什么程度了?，F(xiàn)在我們知道，要重建地球僅需研究92種基本元素即可，而非上百萬種不同物體的組成。大家也許會認為只要知道這些就足夠了，但我們還面臨著另一個科學(xué)難題。

基本元素為什么會彼此不同呢？這個問題的答案可以從對最小元素的研究中獲得。古希臘思想家德謨克利特給出了一個我們至今仍在使用的詞來形容元素的最小可能顆粒。對于人類而言，我們不僅僅學(xué)會了一個新詞，同時也進入到了元素研究的一個更深的層次上。