大自然的字母表

大约在公元前440年，古希腊哲学家德谟克里特曾捡起一个石块或者一根树枝问自己：“如果我把这个东西一分为二，取其中一份再分为两份，我能一直这么分下去吗？”他对答案胸有成竹，他认为不可能有物质可以无限地分解下去，物质早晚会分解到分无可分的地步。古希腊语中形容“不可分割”的词是“atomos”，德谟克里特便把这种不可再分解的物质称作原子。

德谟克里特所说的原子理论并不仅仅是不可分解这么简单。他还提出假设，原子可分为数个不同种类。不同种类的原子相互结合，可以形成玫瑰、椅子，甚至婴儿。“我们能尝到甜、苦，感受到冷、热，看见各种颜色，”德谟克里特在书中写道，“实际上世间万物都是原子，原子之外皆为虚无。”

这个想法真是别出心裁，它揭示了我们所处的世界在冗杂繁复的表象之下，万物都如此简单。眼前的繁华不过是由几个基本元素，以及无限种组合方式相互结合而成。

在德谟克里特的观念里，万物归根结底都是简单的原子，这也是推动现代科学的基本概念。没人明白为什么宇宙的本质如此简单，但实践是检验真理的唯一标准。在过去几个世纪里，科学家们前赴后继，推演出更多的物理定律，它们虽然简单，却是维持世界运转的基本法则。

由于肉眼无法直接观测到原子，所以德谟克里特认为原子应该非常小。上亿个原子一个挨一个排成一排的长度，也许刚好等于这句话的长度。到了20世纪初期，出现了很多可以间接证明原子存在的证据。举个例子，想象一个容器，里面装着无数个气体分子，它们不停地敲打着容器壁，像雨滴密密麻麻地落在屋顶一般，这样就能解释为何气体存在气压了。然而，理论归理论，直到近代人们才真正地看到了原子。

20世纪80年代，IBM公司苏黎世实验室的海因里希·罗雷尔和格尔德·宾尼希合作设计出STM（扫描隧道显微镜）。它的工作原理和盲人通过触摸人脸来构想他人的容貌一样。STM将微小的触针从物体表面扫过，记录下物体表面的起伏，再用电脑处理数据得到原子的图像。原子看上去像一个个小小的足球，也像堆放在箱子里的一个个橙子，和2000多年前德谟克里特想象的一样。罗雷尔和宾尼希也因发明STM获得了1986年的诺贝尔物理学奖。

还有一些有趣的事：你的每一次呼吸会吸入一定量的空气，我们在这里简称为一口气，那么整个大气包含了多少个一口气呢？这显然是一个天文数字。然而，说出来可能吓你一跳，这个天文数字还没有你一口气中所含的气体分子的数量多呢！那么，我们也可以合理地做出推论，你吸的每一口气中都含有玛丽莲·梦露曾呼出的气体分子，或者尤利乌斯·恺撒曾呼出的气体分子，抑或是地球上最后一只霸王龙曾经呼出的气体分子。

（河西柳摘自湖南科学技术出版社《奇怪的知识增加了》一书，小黑孩图）