少年图文大历史03:构成物质的元素从哪里来
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我们从哪里来?我们是谁?我们到哪里去?

引言

“我”从何处而来?“我”这个生命体是如何产生的?如果“我”死亡了,会去往何处?想必诸位也曾产生过此类关于自身根源的疑问吧?因为这些疑问是人类普遍关注的问题。

古代人类就产生过这类疑问。希腊自然哲学家泰勒斯率先提出“太古之处,万物产生于水”的观点,之后恩培多克勒提出以水、空气、土、火为根源的“四元素说”,再之后德谟克利特提出了如今我们所熟知的“原子”概念。

到了 17 世纪,提出万物根源疑问的人,从哲学家扩展到炼金术士。所谓炼金术士是指当时尝试直接通过化学反应创造出新物质的一类人。炼金术士使用埃及时代流传下来的炼金术或合金法,试图将铅这一类普通的金属转化为金。那么,这一尝试是否取得了成功呢?显然,他们失败了。炼金术士虽然未能成功炼金,但是在这一过程中研究出了蒸馏技术、化学药品等,对于现代化学的发展做出了巨大贡献。

其实,现在的技术已经可以做到从水银中提炼出金。水银比金多一个质子,当水银在大型粒子加速器中,与铍元素发生撞击时,水银就会脱落一个质子,变为金。按道理讲,研究出这个方法的科学家早就应该冲出实验室,掀起建立个人粒子加速器的炼金热潮,但是迄今为止还未曾听说有人利用这项技术发家致富。这是因为即使让粒子加速器满负荷运转一年,也仅能生成 0.00018 克金。如此一来产出金的花费比购买金的费用要高出几万倍,谁会做这样得不偿失的事呢?但是,确实有人在做。这些人正是科学家,他们不是为了成为富翁, 而是为了寻求万物根源的真谛。

进入 18 世纪,欧洲迎来了化学的巨大发展期。道尔顿继承了 2300 多年前德谟克利特提出的古希腊朴素原子论,但是道尔顿未能证明原子的存在,这一点直到玻尔兹曼、布朗、爱因斯坦、佩兰相继登上科学史,才看到了希望。玻尔兹曼提出了“气体运动是原子运动的宏观表现”的主张,之后布朗提出了花粉分子运动(即布朗运动)学说,证实了肉眼不可见的分子运动的存在。爱因斯坦则将布朗运动用数学方式进行了证明,受此启发,佩兰明确提出了“液体由分子组成,分子是运动的”。因此,“物质由分子组成,分子是原子的集合体”的理论为人们所周知,“物质的基本粒子是原子”的观点从此进入科学范畴。

X射线和其他射线的发现撼动了道尔顿提出的“原子是不可被分割的稳定粒子”的原子论。随着约瑟夫·汤姆逊发现电子,道尔顿的原子论被推翻了。汤姆逊的学生欧内斯特·卢瑟福发现了原子核,卢瑟福的学生詹姆斯·查德威克发现了中子,以此证明了原子可以被分割成更小的粒子。后来,科学家运用粒子加速器发现了更小的小粒子。默里·盖尔曼与乔治·茨威格提出了物质是由 6种夸克和 6 种轻子构成的观点,即物质由分子组成,分子由原子组成,原子则可分割为电子和原子核,原子核由中子和质子构成,它们分别由 3 个夸克组成。电子则是一种轻子。这证明了人类看不见、听不到、闻不出、摸不着的原子与构成原子的粒子的存在,同时也回答了关于万物根源的问题。

那么,我们的下一个疑问是什么呢?——万物根源的粒子从何而来,元素怎样形成物质与生命体等问题接连而来。本书不仅会对上述问题做出回答,而且也会对大历史的第三大转折点——元素与物质的形成做详细解说。

抛出关于生存疑问的保罗·高更的画作《我们从哪里来?我们是谁?我们到哪里去?》

法国画家保罗·高更以南太平洋大溪地岛的自然风光为背景,从小孩到老人总共画了 12 个人物,表现了对生命起源、生存意义以及死亡的认识。在画卷左侧上端写了如下三个问题:“我们从哪里来?我们是谁?我们到哪里去?”这三个问题也是这幅画的作品名。

当各位读完这本书时,如果回想起保罗·高更的作品名,会如何作答呢?希望到时各位能对保罗·高更的哲学问题做出科学性的解答。同时,作为宇宙中的存在,期望能够帮助各位解答关于根源的问题,确认各自的定位,向解答与宇宙相关的人生哲学问题更近一步。