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咱们分明看不到原子为什么就可以说原子存在

2020-01-23 08:34:51  阅读:587 作者:责任编辑NO。魏云龙0298

如何确定一个东西的存在?

其实原子在被确定时,我们是真的没有很好的方法看到它的存在。这其实是因为原子实在太小了,小到当时的仪器无能为力。但是我们确定一个东西的存在,真的需要直接观察到这个东西的存在吗?

实际上并不一定。我们举个例子。比如:杀人放火这类的案件。一般亲历现场的不是遇害者就是凶手。那我们能说因为没有看到凶手犯罪就不定凶手的罪名吗?

实际上,我们并不可以这样做,否则几乎不可能破案。

那司法体系是如何做的呢?他们实际上的意思就是强调证据,收集足够充足的证据来证明嫌疑犯可能就是凶手。

那会不会发生错误呢?实际上也会,因为我们不可能保证所有案件的证据链足够完善。但这是目前最行之有效的办法。

在科学上,如果你要证明一个理论的对错,实际上也是需要找到关键证据。当然,你要证明一个理论是错误的,你只要提供证伪的证据就可以。这和破案的道理是非常相通的。

科学家提出原子模型,实际上也是借助这样的手段。那有什么证据可以证明”原子“的存在呢?

布朗运动

其实很早以前,古希腊的哲学家德谟克里特就提出了”原子“的观念。他认为万物是由虚空和原子构成的。这里原子的概念是不可再分的最小单位,实际上和我们现在原子的概念已经不一样了。

当时古希腊比较盛行的理论叫做四元素说。他们都以为万物是由水火土气四种元素构成的。而宇宙中月球以外的空间是的万物是由以太构成的。这个理论的代表人物就是亚里士多德。

但是受限于当时的技术,人类并没有很好的方法去证明这些理论。1000多年后,19世纪初的1827年,有个著名的植物学家叫做罗伯特·布朗。

他当时在利用显微镜观测花粉。他就发现,悬浮在水面上的花粉,会呈现出不规则的运动。后来,人们把这种运动以布朗的名字来命名,就命名为布朗运动。

为什么花粉会出现这样的运动呢?而且不单单是花粉,科学家们还发现许多很微小的颗粒也有类似于布朗运动的运动形式,比如:灰尘等等。但是并没有人可以很好地解释为何会有布朗运动。

后来,又过了60余年,1877年,有一位科学家叫做德绍儿克思,他第一提出了布朗运动的相关解释,他认为布朗运动是水中的分子的热运动所造成的结果。

但是,他其实只停留在了猜想的阶段。科学的相关研究不可能依靠“我有一个大胆的想法”来解释。科学家和梦想家的区别就在于,他们有严格的范式要去遵循。就拿布朗运动来说,说它是分子的热运动是没问题的,但科学家需要做的是证明它。就拿万有引力来说,其实在牛顿之前,胡克、哈雷等人就猜想万有引力与距离的平方成反比,可是胡克和哈雷根本证明不出来。

而这项功绩归属于牛顿的原因就在于,牛顿用数学方法证明这个观点。

所以,布朗运动要成立,也需要有严格的数学证明,大概又过了20年左右。1905年,爱因斯坦提出了布朗运动的数学证明。(那一年,其实他还提出了光电效应、狭义相对论、质能等价理论)

也就是说,爱因斯坦用数学证明了布朗运动是由分子的热运动造成的,这也证明了原子的存在。但是问题来了,既然原子是存在的,那原子结构应该是什么样子的呢?

原子结构

其实很早就有科学家把原子的存在当成是一个事实来做一些研究。比如:汤姆逊等人。

他就发现了原子中还有电子的存在。他的徒弟卢瑟福则是利用“撞”的方式证明了,质子的存在,以及原子核的大小,仅仅占据了原子整体的不到1%,也就是说,整个原子几乎是空心。预言了中子的存在。

后来,卢瑟福的徒弟查德威克利用类似的办法证明了中子的存在。他们都属于利用实验以及实验现象来探索原子结构。

除了他们,还有许多理论物理学加入了其中,比如:同样是卢瑟福的徒弟波尔,波尔的徒弟海森堡。最终,科学家确定了如今的原子结构。

真的看到了原子?

其实当时的科学家利用云室,是能够正常的看到一些粒子的轨迹的。如果给云室加上磁场,就可以观测到带电的粒子。这也算是间接证明了粒子的存在。

到了上世纪80年代,科学家发明了的隧道扫描隧道显微镜,利用这个显微镜,科学家就可以直接观察到原子的存在。

但这还没有完,如今科学家还可以利用激光来控制原子,让它们老实待着,别乱跑。所以,实际上,原子的存在不仅是被证明了,而且还是直接被观测到了。

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