探索物質(zhì)的最小組成單元

1. 五行說、樸素的原子論

自古以來，人類對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的研究從未停止。中國古代著名的思想家墨子認(rèn)為物質(zhì)有最小組成單元。除此之外，中國古代還有五行說，將物質(zhì)分為金、木、水、火、土，這5種物質(zhì)相生相克，陰陽循環(huán)，往復(fù)轉(zhuǎn)化，構(gòu)成萬物。古希臘時(shí)期，德謨克利特認(rèn)為世界由空間和物質(zhì)組成，而后者由無數(shù)不能再分的微小原子組成（原子論）。亞里士多德進(jìn)一步提出物質(zhì)由水、氣、火、土4種元素組成，天體由第5種元素“以太”組成。在古代，人們對物質(zhì)基本組成的討論主要停留在哲學(xué)層次，直到近幾百年，才開始從科學(xué)的角度討論。今天，研究物質(zhì)的基本組成是物理學(xué)，特別是高能物理學(xué)的主要內(nèi)容之一。

2. 現(xiàn)代原子論及原子核的發(fā)現(xiàn)

真正現(xiàn)代意義上的原子論由道爾頓提出。1803年，英國科學(xué)家道爾頓提出組成世界的最小物質(zhì)單元是原子。同一種元素的原子的性質(zhì)和質(zhì)量相同，在化學(xué)反應(yīng)中原子不發(fā)生變化。1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，打開了認(rèn)識原子的大門。1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福在α粒子散射金箔實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了原子核。這些發(fā)現(xiàn)顛覆了原子是物質(zhì)基本組成單元的假說。人們對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)認(rèn)識的深入，推動了物理學(xué)的發(fā)展。在發(fā)現(xiàn)電子以前，宏觀低速物體的運(yùn)動規(guī)律服從牛頓力學(xué)，電磁規(guī)律服從麥克斯韋電磁理論。在發(fā)現(xiàn)電子以后，氫原子的很多性質(zhì)不能用經(jīng)典力學(xué)解釋，由此誕生了量子力學(xué)，其在解釋氫原子能譜中起到了重要的作用。人們開始認(rèn)識到，原子是由原子核和核外電子組成的。