原子論
原子論係現代物理學同化學上嘅重要理論。呢套理論最基本個諗法係話，物質係由一大堆離散、細小嘅單位組成，呢啲單位係離散嘅，謂之原子。
原子（粵音：jyun4 zi2）係構成物質嘅基本單位，世上一切嘅固體、液體、氣體等等，冚唪唥都係由原子組成。根據廿一世紀初嘅科學共識，每粒原子都由三種基本粒子組成：有帶正電荷嘅質子、唔帶電荷嘅中子，呢兩種粒子存在喺原子核入便，而帶負電荷、圍住原子核轉動嘅就係電子。
史同詞源
[編輯]雖然原子概念係由現代科學正式確立嘅，但係好耐以前已經有人提出好似現代原子論噉嘅諗法。
戰國時期嘅宋國思想家墨子，就提出過類似嘅諗法，佢講嘅內容譯做現代粵語大致係[1]：將一件物體切成兩半，攞前一橛，將佢再切成兩半，然後再攞前一半將嗰橛切細做兩橛，想像一直重複切，切到冇得再細分為止，猶如去到一個點；前半同後半分取，就一定喺點與點之間，若果分割方式係半分，無同分無可分係冇得分割嘅。
眾歐語對原子嘅稱呼（例如英文：atom）源自古希臘文：ἄτομος，拉丁文作 atomus，意思係冇得再分割噉嘅意思[2]。同時中文舊陣時對 atom 呢個概念有個譯名叫莫破，據講亦都係跟住呢個意思譯返嚟嘅[3]:p 15。
基本背景
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假設而家原子冇得直接觀察。物理學同化學方面嘅研究者依然可以透過好多方法，得知原子嘅存在。
佢哋可以觀察化學反應。首先，想像以下呢兩個互斥（即係冇可能同時成立）嘅假說[4]：
- 假說一：物質係由大量細細粒嘅物體（原子）組成嘅，呢啲細細粒嘅嘢係不可再細分嘅[註 1]；
- 假說二：物質冇所謂嘅原子，是但攞一嚿物質，嚿物質都係連續嘅，即係最少理論上斬到幾細件都得；
齋靠日常生活觀察，可得知化學反應嘅現象：好多時，一隻物質接觸到某啲特定物質、而且又有某啲特定環境條件嗰陣，會變做第種物質，例如生鏽嘅現象噉，就算有個人完全唔識現代嘅化學知識，佢都能夠觀察得到好多金屬－尤其係鐵－喺潮濕嘅環境下掂到空氣[註 2]會慢慢變質，變成唔同種嘅鏽[5][註 3]。
十九世紀初嘅化學家道耳頓做咗大量實驗同觀察。佢發現咗一個重要嘅事實：
化學反應會消耗嘅反應物量，硬係會成整數比例－例如錫同氧之間嘅反應噉，100 克嘅錫做起反應上嚟一係消耗 13.5 克咁多氧、一係消耗 27 克咁多氧（13.5:27 啱啱好係 1:2）而兩種反應會出兩種特性上明顯唔同嘅反應產物（氧化亞錫同二氧化錫）；除咗錫同氧之外，道耳頓仲試咗好多唔同化學反應，發覺無論係邊種反應，都一樣睇到噉嘅現象。
已知質量唔會無端端少咗或者多咗，原子論能夠解釋得到呢種現象：想像錫同氧都係由一大拃細細粒、冇得斬件嘅原子組成嘅，錫原子同氧原子喺質量等特性上有差異，而兩者之間嘅化學反應涉及錫粒子同氧粒子結合，（例如）每粒錫粒子都會同一粒或者兩粒氧粒子結合；相比之下，如果假說二係真，就會出現噉嘅問題[4][6]：
- 點解 100 克嘅錫唔能夠淨係消耗 20.25 克咁多嘅氧？
基於以上呢個觀察同埋打後嘅其他實驗證據，道耳頓等嘅早期化學家就主張，物質係由原子（無得斬件嘅細小粒子）組成嘅。到咗廿一世紀初，化學界同物理學界經已完全確立咗原子論－化學家都係以
- 物質都係由離散嘅細小粒子組成嘅。
原子構成
[編輯]電子同質子嘅發現源於十九世紀中物理學，當時嘅科學家用映像管做研究：佢哋發現，駁咗電嘅映像管（下圖嘅抽象圖解）條陰極（英文：cathode）會射一啲肉眼睇唔到嘅、有質量而且帶有負電荷嘅嘢出嚟[8][9]－
圖解：
- 圖中 fluorescent screen（熒幕）係一塊特製表面，已知呢種表面俾輻射照到嗰陣會變色；研究者發現，映像管條陰極對住嗰一忽熒幕會變色，而且佢哋仲發現如果佢哋搵嚿物體遮住條陰極，塊熒幕上面會有個「影」，即係會出現一笪冇變色嘅空間，反映嗰笪空間冇俾輻射照到；上述結果顯示，條陰極應該係射咗一啲肉眼睇唔到嘅嘢出嚟。
- 條陰極射出嚟嘅嘢會推郁輕嘅物體；噉即係表示，陰極射出嚟嗰啲嘢有動量，而一樣嘢有動量就表示，嗰樣嘢有質量同速度。有關動量、速度等概念嘅詳情，可以睇睇古典力學確立咗嘅知識。
- 條陰極射出嚟嘅嘢嘅郁動軌跡，可以因為磁場（圖中 deflecting coil）而彎曲；噉即係表示，陰極射出嚟嗰啲嘢有電荷－由打前嘅古典電磁學研究可知，物體有電荷先會因為磁場而偏轉。而且古典電磁學仲有方法按物體郁動方向點變（向左定向右、變咗幾多角度）嚟計出件物體帶嘅係正定負電荷，同埋物體嘅質量有幾大；進一步分析顯示，陰極射出嚟嘅嘢帶負電荷，而且質量好細。根據廿一世紀初嘅估計，一粒電子嘅質量大約係 9.1093837015 × 10-31 kg 咁低[10]。
打後嘅研究仲試過搵多種用唔同材料造嘅陰極，進行同樣嘅實驗。於是科學界就萌生咗電子嘅概念－原子當中有質量極細、帶負荷嘅組成部份[8][11]。而且電子嘅存在亦都表示，原子入面實係有一啲帶同等正電荷嘅嘢，所以原子整體先會帶中性電荷；及後由紐西蘭物理學家盧瑟福喺廿世紀頭做嘅一系列實驗顯示，用多種材料造嘅陽極會射出一啲帶正電荷、質量大過電子好多嘅嘢出嚟－於是乎就萌生咗質子嘅概念[12][13]。
睇埋
[編輯]註釋
[編輯]引述
[編輯]- ↑ 《墨子·經說下》「非：斫半，進前取也，前則中無為半，猶端也。前後取則「端中」也。斫必半，「無」與「非半」，不可斫也。」
- ↑ Berryman, Sylvia, "Ancient Atomism 互聯網檔案館嘅歸檔，歸檔日期2016年6月4號，.", The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.)
- ↑ 趙凱華。《《新概念物理教程 熱學》第二版》。高等教育出版社。ISBN 9787040066777。
- 1 2 How Did We Figure Out Atoms Exist?. Space.com.
- ↑ Waldman, J. (2015): Rust - the longest war. Simon & Schuster, New York.
- ↑ John Dalton and Atomic Theory.
- ↑ Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce Edward Bursten, H. Lemay. (1999). Chemistry: The Central Science. Prentice Hall; 8th Ed.
- 1 2 Plücker, M. (1858-12-01). "XLVI. Observations on the electrical discharge through rarefied gases". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 16 (109): 408–418.
- ↑ Leicester, H.M. (1971). The Historical Background of Chemistry. Courier Dover. pp. 221-222.
- ↑ Electron. Encyclopedia Britannica.
- ↑ O'Hara, J. G. (March 1975). "George Johnstone Stoney, F.R.S., and the Concept of the Electron". Notes and Records of the Royal Society of London. Royal Society. 29 (2): 265-276.
- ↑ Wien, Wilhelm (1904). "Über positive Elektronen und die Existenz hoher Atomgewichte". Annalen der Physik. 318 (4): 669–677.
- ↑ Petrucci, R. H.; Harwood, W. S.; Herring, F. G. (2002). General Chemistry (8th ed.). Upper Saddle River, N.J. : Prentice Hall. p. 41.
- ↑ Discovery of the Neutron.
文獻
[編輯]歐美文獻：
- Bernard Pullman (1998) The Atom in the History of Human Thought, trans. by Axel Reisinger. Oxford Univ. Press.
- Eric Scerri (2007) The Periodic Table, Its Story and Its Significance, Oxford University Press, New York.
- Charles Adolphe Wurtz (1881) The Atomic Theory, D. Appleton and Company, New York.
