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原子论的创立

科普小知识2022-08-01 19:01:44
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化学家大卫是个化学家,但他的手里全是物理武器,就像林冲借了李悝的斧子一样。大卫借用了新出现的电斧,在仍然贫瘠的化学世界里,他用一条裂缝将其切开。最后,他找到了路径,钾、钠、钡、镁、钙、锶和其他元素。许多化合物在电轴下分解了。他能够一路切开它们。后来,他不得不砍下几把斧子,即使是对于那些没有问题的元素,比如硫、磷、碳和氮。他希望删去几个新元素。结果肯定是失败的。这就产生了另一个问题,什么物质可以分解?什么物质不容易分裂?如果我们继续分裂,会是什么样子?这可以追溯到我们第一次提到的那个。

“世界是什么”这个老问题已经出现了。世界是什么?当普通人睁开眼睛,看到世界上的一切时,他们并不想去调查。三千年前,中国古代学者认为世界可能由金、木、水、火和土五种“元素”组成。他们彼此匹配,所以世界是非常不同的。我们第一次提到的古希腊学者泰勒斯推断,水是万物之源,只有湿才能产生万物,物质来自水,并随水而去。后来希腊学者赫拉克利特(535 ~ 475)提出火是万物之本,世界只是一团燃烧的永恒之火。我们第二次提到的毕达哥拉斯学派认为数字是万物之源,但这有点神秘。这些古希腊学者中最博学的是德谟克利特(460 ~ 362)。他认为事物的起源是原子的排列。它们在形式、颜色、味道等方面有许多不同,因为组成它们的原子的大小、形状和排列是不同的。这个猜想确实提醒我们最重要的事情。它的出发点是唯物主义的,也就是沿着事物本身走到底部。同时,我国战国时期也出现了类似的思想。翟墨提出了物质粒子理论,他称之为“终结”。在《墨子》中,他已经讨论了物质可以被分成无限部分的观点:“一英尺抵得上半天,而且它将永远存在。”也就是说,你拿一根短棒,今天拿一半,明天拿一半,后天拿一半。如果你一直这样切割,你永远不会完成切割。

然而,正当德谟克利特提出原子应该接触世界的本质时,另一位名叫亚里士多德(385 ~ 322)的希腊学者出现了。他认为世界由火、空气、水和土壤四种“元素”组成,每一种“元素”代表热、冷、湿和干。一种元素可以通过热、冷、湿、干的变化转化成另一种元素。亚里士多德是当时学术界的最高权威,是神圣不可侵犯的。他的思想统治了世界一千年。与原子论相比,这些元素可以相互改变的观点当然是一种倒退,这也导致了中国和国外的炼金术。许多炼金术士梦想制造不朽的金丹。即使是秦始皇和汉武帝,他们都很有天赋,但在这方面却被骗了,花了很多钱。他们也总是梦想着将石头变成黄金,将普通的铜和铁经过一次燃烧和一次提炼后变成珍贵的黄金。自公元前2世纪和3世纪以来,希腊就有人做过这种蠢事,一直持续到10世纪。许多国王想通过这种方式解决他们的财政问题。直到1782年,英国科学发展了,牛顿和大卫出现了,皇家学会出现了,一些人仍然在做这个梦。一天,国王乔治三世坐在他的宫殿里,担心他日益紧张的财政状况。突然有人来拜访,说他可以用铁制造黄金,还带来了黄金样品。英国国王一听,立刻叫了进来。来人拿着样品。真的很重,黄灿灿的,让人眼花缭乱。皇帝问,如何提炼方法。消息来源说:“我从小就学习化学,现在是皇家学会的成员。现在使用的炼金方法不像古代魔术师那样烧坚硬的石头,而是使用最新的化学方法让几种元素参与化学反应生成黄金。”听到这些,国王,皇家学会的成员和最新的方法,很高兴地看到这一堆真正的黄金在他面前。国王闫大凯提取了样本,并通知牛津大学授予他博士学位。然而,这件事在牛津大学和皇家学会的教授和学者中引起了激烈的争论。有人说把铁变成金是可能的。有人说这只是一厢情愿。争论的结果是邀请这位18世纪的术士在公共场合尝试一下。那人也欣然同意预约,他去准备了。那天,观众来了,人们邀请他走出实验室。但是当他推开门时,他倒在桌子上,死于毒药。他在欺骗自己和他人,但现在他当然无法熬过这一关,只能等死。

据说化学在这种混乱中摸索着。有时柳树是黑色的,花是明亮的,有时山是沉重的。直到英国有了波义耳,亚里士多德的“四元素”理论才被推翻,元素的科学概念才得以确立。一个法国拉瓦锡推翻了“燃素说”,建立了氧化的科学思想,并驱逐了最初的元素清单。似乎物质真的可以分成越来越小的部分。正如在伽利略之后力学需要牛顿,在法拉第之后电学需要麦克斯韦一样,这种化学确实需要一个人出来从理论上总结它。

你认为谁是抓住机会的幸运者?他就是道尔顿(1766 ~ 1844),英国一所教会高中的普通教师。

道尔顿出生在一个贫穷的农民家庭,上了几年小学后就在家工作。然而,他固执地自学,最终在1780年受雇于肯德尔市的一所教会中学教书。你认为这个道尔顿在农村耕作和锄地时必须寻找书籍和人物吗?现在他像海里的鱼一样进入了这座城市,整天拜访圣贤,寻求技能和知识。一天,他听说一个名叫约翰·戈夫的老人住在城市的东部。他知识渊博,去拜访了。他轻轻地敲门,里面一个苍老的声音说:“请进!”他推开门,看见一个白发老人坐在窗户后面。当他听到有人进来并问道:“你是谁?”时,他没有转过身来"先生,我是约翰·道尔顿,一名新的高中教师."“我能为你做什么?”老人转过身来。道尔顿这时才清楚地看到他是盲人,他很快回答道:“我想问你一些教学和化学方面的知识。”

“我能感觉到你很激动。也许我不认为我是个盲人。”

虽然这位老人是盲人,但他感觉很敏锐。他转动椅子,开始和道尔顿说话。很快他们成了好朋友。他们谈论了从数学到物理、天文学、化学和幸福的一切。老人站起来,走到一张大桌子前,为道尔顿自己做一些实验。他伸手去拿试管,从架子上拿了一个瓶子,倒了一点粉末,放入试管,再次喀嚓一声合上脚跟,划了一根火柴,点燃酒精灯,把试管移到灯座上,加热,准备好水箱,收集蒸汽,测量比重,测量压力。手熟练地使用他所使用的东西,就像物体在那里等待一样。眼睛看起来不像是瞎的,但是一个有着清澈眼睛的人对这种事情太熟悉了,以至于不能睁开眼睛。道尔顿看着,屏住呼吸。我没想到在这个时候会有这么好的人。实验结束后,他急忙问老人为什么他有如此高超的技能。老人回答道:“一个是依靠熟练,另一个是依靠细心。没什么可做的。”从那以后,道尔顿经常来咨询。约翰·戈夫一生都在学习希腊语、拉丁语、法语、物理、化学和教学。道尔顿已经在这个小城市教高中12年了,但是他把所有的大学课程都塞给了这个盲人老人。读者们,不要只是说道尔顿已经赶上了历史机遇。有一千多万人你想同时和他在一起。然而,像他这样利用一切机会自学和提高自己的人真的很少。最初的机会是给那些一直努力追求的人。

道尔顿接受了约翰·戈夫的指导,经过12年的工作,他变得学识渊博,思维敏捷。更令人欣慰的是,他养成了观察和思考的好习惯。他曾经买了一只长袜来纪念他的老母亲,并把它送回家。他不想让老母亲看到后不高兴。“即使你有孝心,儿子,你也不能让我在我这个年纪穿这种樱桃红的长筒袜去教堂。”这句话让道尔顿的演讲非常混乱。他说:“这绝对是你老爸的深蓝色。怎么会是樱桃红?”所有在场的人都笑了。后来道尔顿拿了各种颜色的纸给他的学生辨认,最后他成为第一个发现和研究色盲的人。所以他专门写了一篇论文,并留下了遗嘱。请在死后解剖你的眼球,以便找出色盲的原因。除了研究色盲,道尔顿最长期和广泛的工作是观察天气。他一生中记录了20万个观察记录,其中一个记录是在火车到达前15分钟记录的:今天的小雨。他的生活很有规律。他每天八点起床。他在实验室里烧炉子,然后吃早餐。他整个上午都在做实验,下午一点钟吃东西。然后他在实验室工作到5点钟,喝茶,然后工作到晚上9点钟。他吃饭和休息。他在观察天气时开始对空气感兴趣。空气*而均匀地流动,当容器容纳在容器中时,容器很难具有均匀的压力。他工作累了,在火边喝茶时,香气在整个房间里均匀地扩散开来。气体似乎是非常小的粒子,否则它怎么能*而均匀地熔化呢?他想到了德谟克利特的原子概念,这似乎有些道理。然而,这仍然是一个哲学猜想。要成为化学的原子论,自然必须通过化学实验来验证。但是在无数的实验中,道尔顿早就发现这种元素的结合总是以一定的比例进行,比如氢和氧结合在一起,总是两个氧和一个氢结合成水。如果氢用完了,氧还剩下,它将永远是氧,不能被压入水中。就这样,一个伟大的想法诞生了。1808年,他终于写出了《化学哲学新体系》。指出:“化学分解和结合最多只能分离和重组原子。物质的新创造和新毁灭不可能通过化学作用来实现。这是不可能的,就像我们不能在太阳系中放置一颗新的行星或摧毁一颗现存的行星,或者我们不能创造或摧毁一个氢原子一样。“也就是说,物质是由它自己的原子组成的。不可能把铁原子变成金原子。几千年来,那些梦想把铁变成黄金的人并不知道事情的来龙去脉。因此,一代又一代,他们一直在捕鱼。你怎么认为这不是一个空洞的梦?

由于一种元素的原子不同,它的质量必然不同。但是你认为那个原子有多小呢?后来人们意识到它的直径只有1/100到4/100厘米。如果你把500,000个原子放在一根头发丝的直径上,你可以把它放下,一个原子的质量只有1/100,000,000,000,000,000,000克。道尔顿自然不能用秤称它,但是聪明的道尔顿想出了一个聪明的方法,根据化学结合反应中各种元素的比例选择最轻的氢,并把它的原子量定为1。根据它,其他元素的原子量是氢的几倍。这真的是为了让你尽可能的小,尽可能的大。秤不能称重,尺子不能用作能源。然而,人们的思维是普遍的和深远的。这个问题很容易解决。这个道尔顿在1803年9月6日用他的方法快速列出了化学史上第一个有6个简单原子和15个复合原子的原子尺度。为了区分这些不同的原子,道尔顿制作了一个元素符号表。道尔顿突然成了名人。他不注重名誉,但大卫没有征求他的意见就把他吸收进了皇家学会。英国*授予他一枚金牌,柏林科学院授予他一名荣誉院士,法国科学院授予他一项荣誉科学。