大自然的字母表

大約在公元前440年，古希臘哲學家德謨克里特曾撿起一個石塊或者一根樹枝問自己：“如果我把這個東西一分為二，取其中一份再分為兩份，我能一直這么分下去嗎？”他對答案胸有成竹，他認為不可能有物質(zhì)可以無限地分解下去，物質(zhì)早晚會分解到分無可分的地步。古希臘語中形容“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。

德謨克里特所說的原子理論并不僅僅是不可分解這么簡單。他還提出假設，原子可分為數(shù)個不同種類。不同種類的原子相互結合，可以形成玫瑰、椅子，甚至嬰兒。“我們能嘗到甜、苦，感受到冷、熱，看見各種顏色，”德謨克里特在書中寫道，“實際上世間萬物都是原子，原子之外皆為虛無。”

這個想法真是別出心裁，它揭示了我們所處的世界在冗雜繁復的表象之下，萬物都如此簡單。眼前的繁華不過是由幾個基本元素，以及無限種組合方式相互結合而成。

在德謨克里特的觀念里，萬物歸根結底都是簡單的原子，這也是推動現(xiàn)代科學的基本概念。沒人明白為什么宇宙的本質(zhì)如此簡單，但實踐是檢驗真理的唯一標準。在過去幾個世紀里，科學家們前赴后繼，推演出更多的物理定律，它們雖然簡單，卻是維持世界運轉(zhuǎn)的基本法則。

由于肉眼無法直接觀測到原子，所以德謨克里特認為原子應該非常小。上億個原子一個挨一個排成一排的長度，也許剛好等于這句話的長度。到了20世紀初期，出現(xiàn)了很多可以間接證明原子存在的證據(jù)。舉個例子，想象一個容器，里面裝著無數(shù)個氣體分子，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80年代，IBM公司蘇黎世實驗室的海因里希·羅雷爾和格爾德·賓尼希合作設計出STM（掃描隧道顯微鏡）。它的工作原理和盲人通過觸摸人臉來構想他人的容貌一樣。STM將微小的觸針從物體表面掃過，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。原子看上去像一個個小小的足球，也像堆放在箱子里的一個個橙子，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年的諾貝爾物理學獎。

還有一些有趣的事：你的每一次呼吸會吸入一定量的空氣，我們在這里簡稱為一口氣，那么整個大氣包含了多少個一口氣呢？這顯然是一個天文數(shù)字。然而，說出來可能嚇你一跳，這個天文數(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曾經(jīng)呼出的氣體分子。

（河西柳摘自湖南科學技術出版社《奇怪的知識增加了》一書，小黑孩圖）