原子论的演变及启示*

冯一兵

(信阳师范学院物理与电子工程学院 河南 信阳 464000)

1 原子论提出的背景

世界的本原，即宇宙万物由何而生，是一个古老的话题.在中国古代，有万物源于“道”、“易”、“太极”、“阴阳”、“五行”、“理”等等的本原观念.

在古希腊时代，米利都学派的泰勒斯首先提出“水”是世界的本原.泰勒斯之后，他的同乡和学生阿那克西曼德认为万物的本原是“无限者”.而阿那克西米尼认为是“气”，赫拉克利特说是“火”，毕达哥拉斯则别出心裁地说是“数”，巴门尼德认为是无限的“一”，等等.世界如此复杂，它的本原到底是一个还是多个呢？米利都学派认为只有一个.那么，此时就涉及到另外一个问题，即“一”又是如何转化成万物的呢？这就是哲学上的“一”与“多”和“变”与“不变”的问题.阿那克西曼德首先表达了此为运动的必然性.赫拉克利特则认为“一切皆流，万物常新”.但巴门尼德却认为实在是永恒不变的，变化只不过是感官的虚构.

为了解决赫拉克利特和巴门尼德的对立，公元前5世纪，恩培多克勒提出世界的本原由土、气、火、水四种元素构成，由此改变了前人的一元论，进入了多元论，从而引发了一元论和多元论的对立.阿那克萨哥拉认为世界的本原是一种叫“种子”(或称胚种)的东西，“种子”是万物之源，是永恒存在的，没有产生，没有消灭，各类种子数量无限，种类无限，不能互相生成和转化，可以无限分割，“没有最小，总有更小”.“种子”在“奴斯”的推动下结合或分离，生出万物.“四元素说”和“种子说”均把世界的本原看成是物质的，并归结为物质微粒，从而天才地触及到了物体的内部结构，为古希腊原子论学说的产生奠定了思想基础[1].

2 古代原子论的提出

在前期各种物质始原学说的基础上，古希腊哲学家留基伯和德谟克利特开创了原子唯物论哲学.一般认为，原子论的最早提出者是留基伯.德谟克利特是留基伯的学生，他继承和发展了原子论学说.所以，他们二人常常被相提并论.事实上两人关于原子论的论述已经无法分清楚了，通常把留基伯与德谟克利特合称为最早的原子论者[2].

原子论认为万物的本原是原子和虚空.原子是一种最后的不可分割的物质微粒，它的基本属性是“充实性”，每个原子都是毫无空隙的;虚空的性质是空旷，原子得以在其间活动，给原子提供了运动的条件和空间.原子的数目是无穷的，彼此之间没有性质的区别，只有形状、体积和序列的不同.运动是原子固有的属性，原子永远运动于无限的虚空之中，它们互相结合起来，就产生了各种不同的复合物，原子分离，物体便归于消灭.原子论者甚至认为人的灵魂也是由原子构成的，但那是最精细的原子，当构成灵魂的原子分散时，生命灭亡了，灵魂也就消失了.世间万物的多姿多彩是因为原子的形状、位置、排列方式不同罢了，即“万物归一，且多姿多彩”.原子论者认为存在产生于存在;实在是永恒不变的，变化只不过是感官的虚构.与此同时，他们认为也不能否认变化正在进行，万物不断运动，运动是原子的本质特征之一.这就保持了赫拉克利特万物流变的思想.至于原子为什么能运动，此时的原子论者未能做出最终解释.

原子论者还解释了宇宙的演化.原子沉重而下坠，其中较大者下坠得更快，从而迫使轻者上升，这种作用造成回旋运动.具有同样大小和重量的原子集合在一起，于是分别构成空气、水和土，其中较轻者散向周围，构成星体和以太.这样就产生了许多世界，且各有其中心，并形成球形体.这便是漩涡运动说，后来康德的星云假说就与此有着许多相同内容.

3 近代科学原子论的诞生

古罗马帝国衰亡之后，欧洲进入了中世纪的千年黑暗时期.如同整个古希腊文明留在历史的记忆里一样，原子论哲学也被遗忘在历史典籍里.到了近代初期，随着文艺复兴运动的兴起，古希腊文明又奇迹般的复苏，原子论也随之复兴，并对当时的科学产生了广泛而深远的理论影响.玻意耳的“火粒说”，贝歇尔和施塔尔的“燃素说”，玻意耳“化学元素”的定义,牛顿的“微粒说”以及之后的“热质说”等，也都明显受到古希腊原子论的影响.随后，古希腊原子论最终孕育出了道尔顿近代科学的化学原子论.

1803年10月，在曼彻斯特的一次活动中，道尔顿第一次阐述了他的科学原子论.他提出物质世界的最小单位是原子，原子是单一的、独立的、不可被分割的，在化学变化中保持着稳定的状态;同类原子的属性是一致的.道尔顿原子理论是人类第一次依据科学实验的证据，系统地阐述了微观物质世界，是人类对物质世界认识上的一次深刻的、具有飞跃性的成就.具体来说，其要点是：(1)化学元素由不可分的微粒——原子构成，它在一切化学变化中是不可再分的最小单位；(2)同种元素的原子性质和质量都相同，不同元素原子的性质和质量各不相同，原子质量是元素的基本特征之一；(3)不同元素化合时，原子以简单整数比结合.

道尔顿就这样把古希腊原子论发展成为近代科学的原子论，把元素和原子两个概念联系在一起，使每一种元素成为具有一定(质)量的同类原子.道尔顿的原子论给古希腊哲学中思辩的原子论思想赋予了可由实验检验的内容，从而促进了唯物主义哲学的发展.此外，道尔顿的原子论作为一种物质观，提供了一种新的认识论和方法论，即把复杂的宏观现象归结为微观的简单要素的认识方法.由于道尔顿运用理论思维方法确认了当时尚不能观察到的原子的存在，即用科学抽象的方法发现了隐藏在现象背后的原子本质，从而促进了理论思维方法的应用，充实了方法论的内容.

4 现代原子结构理论

又经过相当长时期的探索，到了20世纪，人们逐渐发现了原子内部的电子、质子、中子及其他基本粒子，从而通过物理途径对道尔顿的化学原子本身的结构和内部运动规律又有了比较清楚的认识.之后逐步建立起现代的原子结构理论，这是对近代科学的化学原子论的进一步深入.

1897年，汤姆孙发现了原子内的电子并相应地提出了原子的“果仁面包”模型.1911年，卢瑟福通过粒子散射实验发现了原子核，提出原子的有核模型.1913年，玻尔在卢瑟福所提出的有核模型的基础上，结合原子光谱的经验规律，应用普朗克于1900年提出的量子假说和爱因斯坦于1905年提出的光子假说，提出了原子的轨道模型.1924年，德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设;由此，薛定谔和海森伯等人于1925～1926年建立了原子的量子力学模型等.这些物理上的原子结构理论的提出和建立，大大推动了原子论哲学的进一步深入.

5 启示

从思辨性的古代原子论到科学的化学原子论再到现代物理原子结构理论，原子论的演变历程带给人们诸多有益的启示.

5.1 揭示了简单性和还原性的思想渊源

纵观原子论的演变历程，可发现其思维方式中蕴含着两个基本思想,简单性和还原性[3,4].

所谓简单性，即古希腊原子论哲学家所持有的一种信念，认为大自然是简单的，自然界从不用麻烦而困难的方法去做那些用简单的方法就可以完成的事情.由此，用以描述自然界的方式也应该是简单的.原子论及其思维方式最大的优势就在于能通过这种简单性清楚、精确、明晰地表达事物，并尽可能地摈弃主观对认识过程的渗透和介入.

所谓还原性，是指古希腊原子论哲学家把物质世界看作是一架可以不断拆卸、不断分割的机器.宇宙可以被分解，直至分子、原子.还原性思想中包含有三个基本假设:第一，所有事物都可以分解还原为最基本的组成要素；第二，将所有要素加到一起，得到原物的整体；第三，如果解决了各个要素的问题，就相当于解决了整体的问题.这种认识实际上就是一种机械论，也是西方科学还原论思想的基础.

5.2 发展出构成论与生成论两种不同的本原说

科学思想是从探讨宇宙的本原和秩序开始的.所谓本原意指一切存在物都由它构成，或一切存在物都由它生成.前一种观点称为构成论，而后一种观点称为生成论.构成论和生成论的不同在于，前者主张变化是不变要素的结合和分离，而后者则主张变化是“产生”和“消灭”或者转化.这两种观点在古代东方和西方都产生过，但在西方构成论是主流，而在东方生成论是主流.构成论的思想经由古希腊原子论在近代科学中复活而深远地影响着科学的产生和发展;而生成论的思想虽产生久远但却刚进入科学领域不久，目前还尚未得到科学家们的重视，但已引起了有关学者的注意和讨论[5].

5.3 体现了科学思维和研究方法的重要性

原子论的演变历程，乃至后来对科学的影响，充分地体现了科学思维方式和科学研究方法对科学发展的重要作用.从中可以得到以下结论：(1)哲学思辨是探索未知领域的重要方法之一；(2)实验是科学理论建立和发展的动力和源泉；(3)辩证思维方法是现代科学研究的最基本的逻辑思维方式；(4)西方的还原论思想导致了不同于东方整体论思想所带来的科学发展之路[6].

参考文献

1 马正兵，杨胜.从哲学思辨到科学实验——原子论的发展历程与启示.湖南社会科学，2007(2)：24～26

2 鲍健强,樊亮,林思达.从原子理论发展看科学思维和研究方法的演变.浙江学刊，2009(3)：178～181

3 董光璧.从构成论到生成论——序关洪兄《现代原子论的演变》.科学文化评论，2007，4(4)：97～99

4 于秀彬.原子论认识模式之启示.吉林师范大学学报(人文社会科学版)，2005(4)：19～21

5 彭湘庆.原子论认识模式发展的三个阶段.湘潭大学学报(哲学社会科学版)，1997(6)：16～20

6 Richard P. Peynman. Science of atomism: a brief history. molecular imaging, 2009: 11～23