大自然的字母表

大約在公元前440年，古希臘哲學(xué)家德謨克里特曾撿起一個(gè)石塊或者一根樹枝問(wèn)自己：“如果我把這個(gè)東西一分為二，取其中一份再分為兩份，我能一直這么分下去嗎？”他對(duì)答案胸有成竹，他認(rèn)為不可能有物質(zhì)可以無(wú)限地分解下去，物質(zhì)早晚會(huì)分解到分無(wú)可分的地步。古希臘語(yǔ)中形容“不可分割”的詞是“atomos”，德謨克里特便把這種不可再分解的物質(zhì)稱作原子。

德謨克里特所說(shuō)的原子理論并不僅僅是不可分解這么簡(jiǎn)單。他還提出假設(shè)，原子可分為數(shù)個(gè)不同種類。不同種類的原子相互結(jié)合，可以形成玫瑰、椅子，甚至嬰兒?！拔覀兡車L到甜、苦，感受到冷、熱，看見各種顏色，”德謨克里特在書中寫道，“實(shí)際上世間萬(wàn)物都是原子，原子之外皆為虛無(wú)?！?/p>

這個(gè)想法真是別出心裁，它揭示了我們所處的世界在冗雜繁復(fù)的表象之下，萬(wàn)物都如此簡(jiǎn)單。眼前的繁華不過(guò)是由幾個(gè)基本元素，以及無(wú)限種組合方式相互結(jié)合而成。

在德謨克里特的觀念里，萬(wàn)物歸根結(jié)底都是簡(jiǎn)單的原子，這也是推動(dòng)現(xiàn)代科學(xué)的基本概念。沒人明白為什么宇宙的本質(zhì)如此簡(jiǎn)單，但實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在過(guò)去幾個(gè)世紀(jì)里，科學(xué)家們前赴后繼，推演出更多的物理定律，它們雖然簡(jiǎn)單，卻是維持世界運(yùn)轉(zhuǎn)的基本法則。

由于肉眼無(wú)法直接觀測(cè)到原子，所以德謨克里特認(rèn)為原子應(yīng)該非常小。上億個(gè)原子一個(gè)挨一個(gè)排成一排的長(zhǎng)度，也許剛好等于這句話的長(zhǎng)度。到了20世紀(jì)初期，出現(xiàn)了很多可以間接證明原子存在的證據(jù)。舉個(gè)例子，想象一個(gè)容器，里面裝著無(wú)數(shù)個(gè)氣體分子，它們不停地敲打著容器壁，像雨滴密密麻麻地落在屋頂一般，這樣就能解釋為何氣體存在氣壓了。然而，理論歸理論，直到近代人們才真正地看到了原子。

20世紀(jì)80年代，IBM公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的海因里?！ち_雷爾和格爾德·賓尼希合作設(shè)計(jì)出STM（掃描隧道顯微鏡）。它的工作原理和盲人通過(guò)觸摸人臉來(lái)構(gòu)想他人的容貌一樣。STM將微小的觸針從物體表面掃過(guò)，記錄下物體表面的起伏，再用電腦處理數(shù)據(jù)得到原子的圖像。原子看上去像一個(gè)個(gè)小小的足球，也像堆放在箱子里的一個(gè)個(gè)橙子，和2000多年前德謨克里特想象的一樣。羅雷爾和賓尼希也因發(fā)明STM獲得了1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

還有一些有趣的事：你的每一次呼吸會(huì)吸入一定量的空氣，我們?cè)谶@里簡(jiǎn)稱為一口氣，那么整個(gè)大氣包含了多少個(gè)一口氣呢？這顯然是一個(gè)天文數(shù)字。然而，說(shuō)出來(lái)可能嚇你一跳，這個(gè)天文數(shù)字還沒有你一口氣中所含的氣體分子的數(shù)量多呢！那么，我們也可以合理地做出推論，你吸的每一口氣中都含有瑪麗蓮·夢(mèng)露曾呼出的氣體分子，或者尤利烏斯·愷撒曾呼出的氣體分子，抑或是地球上最后一只霸王龍?jiān)?jīng)呼出的氣體分子。

（河西柳摘自湖南科學(xué)技術(shù)出版社《奇怪的知識(shí)增加了》一書，小黑孩圖）