物质本源的哲学思辨
如果说起西方哲学的开端,那一定是那一句石破天惊的:
万物的本源是水。
这句话正是素有“科学和哲学之祖”之称的泰勒斯所说。
可能你要说,这话有啥了不起的?
实际上,这句话开启了人类对于“万物的本源”思考。而且自从泰勒斯起了个头,就一发不可收拾。在他之后,有人提出:万物的本源是火。也有人认为是万物的本源是“逻克斯”,著名的哲学家,数学家毕达哥拉斯则认为:
万物的本源是数。
当然,也不乏至今听起来都特别有哲理的认识,那就是普罗泰戈拉所说的:
人是万物的尺度。
当然,今天我要聊的是科学,而不是哲学,但我们要知道的是,科学是从“自然哲学”这一支中发展而来。
关于“万物本源”的探讨主要从两个角度出发,第一种就是寻找构成万物的最小组成部分;第二种就是抽象出背后的道理。
泰勒斯的“万物的本源是水”其实就是第一种,而毕达哥拉斯的“万物皆数”则属于第二种。
我们这次主要讲述第一种,在古希腊时期,最为我们所熟知的其实是德谟克利特提出的“原子论”,他认为:
万物的本源是由原子和虚空构成,原子不可再分割。
不过,德谟克利特当时被亚里士多德所压制,亚里士多德认为,
万物的本源是水、火、土、气以及以太。
后来亚里士多德的理论成为了当时的主流理论。除了古希腊的哲学家,中国的先秦诸子也有对于世界本源的阐述,印度的学者也有和德谟克利特类似的想法。
但是,他们都有一个共同点,那就是整个论证过程都依靠哲学思辨。说白了,就是开脑洞。所以,德谟克利特的“原子”和我们现在所说的“原子”其实并不是一回事。
近代物理和化学的“原子论”
对于“万物本源”的探讨,随着古希腊罗马的没落沉寂了了1000多年。1778年,拉瓦锡把定量研究引入了化学实验中。他发现,
反应物的总质量等于生成物的总质量,并且参与反应的元素比例也总是相同的。
“元素”的概念其实就是由拉瓦锡最先提出的,而定量研究化学实验的方法还直接证明“质量守恒定律”。1789年,拉瓦锡发表第一个现代化学元素列表,其中就包含了39种元素。
后来,道尔顿从拉瓦锡的研究获得了灵感。在1803年,道尔顿提出了“原子论”。这个理论有这么几条假设:
物质由原子组成,原子是不可分割的。一种元素的所有原子都是相同的。不同元素的原子具有不同的重量和化学性质。不同元素的原子以整数比构成化合物。原子无法被创造和毁灭,化学反应本质上就是原子的重新排列。
道尔顿还发表了一份原子相对质量的表格,为了方便使用,他设定氢的原子质量为1,以此作为相对原子质量的基准。还用自己创立的符号来表达原子和化合物。
经过拉瓦锡,道尔顿的研究,研究化学反应,科学家可以通过测量反应物和生成物,来计算其他元素的质量。所以,道尔顿的“原子论”是一个可以和事实进行对照,看看预言和事实是不是相符合的理论,也就是说,这个理论具备了可证伪的特质,这也使得化学这门学科从这个时期开始成为了一个真正的科学理论。
就是在这个时候,原子被认为是构成万物的最小组成单位,也在万物本源的竞赛中处于领先地位。不过,此时的“原子”以及和德谟克利特的“原子”不一样了。
而且我们要注意的是,也就是在道尔顿时期,元素和原子之间的桥梁得以建立,加上量化研究,化学家们开始发了疯一样的寻找新元素,并且元素周期表也开始呼之欲出,那元素周期表到底是如何得出来的呢?我们下期再聊。