物理世界的本质

**章 古典物理学之坍塌 原子的结构 1905年至1908年之间，爱因斯坦和闵可夫斯基将一个根本的变化引入时间与空间的观念中。1911年，卢瑟福使我们的物质概念引入了自德谟克利特时代以来*深刻的改变。奇怪的是，对这两种变化的接受方式完全不同。时间和空间的新概念，在各方面都被看成是革命性的∶有人以极大的热情来欢迎它们，其他一些人则极力地反对。物质的新概念则遵循科学发现的一般经验∶它逐渐证实自身的价值。当证据被完全确认后，它便迅速地取代以前的学说，学术界没有感受到大的冲击。但是现在，当我听到现代科学对布尔什维克主义的抗议和对旧秩序的遗憾时，我便不由得想到，卢瑟福而非爱因斯坦才是真正的始作俑者。当我们把我们现在假定的宇宙与我们通常所预想的宇宙相比较时，*为显著的变化并不是爱因斯坦重新定义的时间和空间，而是把我 们所认为的一切实体使之坍塌，解离成飘荡在虚空里的尘埃。对于那些认为事物或多或少如它们所显现给我们的人而言，这是一个突如其来的震动。近代物理学所揭示原子内部的虚空，比天文学所揭示的星际空间巨大的真空更令人震撼。 假如原子像太阳系一样疏松。假使我们压缩人体中所有未被填充的空间，而把他的质子和电子聚结成为一个整体，那么人便要缩小到只有用放大镜才看到微小的点了。 这种物质的稀松性在原子理论中不曾预示过，确切地说，和空气相似的气体里，原子之间远远分开，留出大量空洞的空间。但这也只是预测，具有空气特性的东西其物质含量相对较小，而“空无所有”（airy nothing）通常都用来表示没有物质存在。在固体中，原子被紧密地排列在一起，所以旧原子理论与我们设想的一样，把固体物质看成负电荷是没有空隙的实体。 发端于19世纪末物质的电磁理论起初也没有改变这一认识，虽然知道负电荷是很小容积内集中的单位电荷，但是物质的其他要素，即正电荷，可比照原子同样大小绘制成胶质圆球，在里面还包含有微量的负电荷，所以在一个固体里面的空间大部分是充实的。 但是，在1911年卢瑟福表明正电荷也是浓缩成微小点，他的少量实验证明原子能够施加巨大的电场。除非正电荷作为一个高度集中的引力源，否则这种力是不可能的，它必须包括在与原子大小相较还要微小的内核里。因此，**次，原子的主体就完全成为真空了，原子的“太阳系”模型代替了实际的“实心球”模型。两年后，尼尔斯·玻尔基于卢瑟福的原子理论而发展了著名的理论。此后原子理论更是突飞猛进。未来无论原子的观念有多大变化，但要再回到传统物质的原子理论是不可想象的。