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事实上，“原子”这个东西也只是大自然对我们所提问题的一种反应，并不是大自然本身。最初，“原子”这个概念只不过来源于一段聊天，并且好像是非常没有实际意义的聊天，因为这是两个哲学家之间的聊天。这事发生在地中海边一个长满棕榈树和橄榄树的美丽海滩上，树下坐着两位古希腊的哲学家：一位叫德谟克利特（Democritus公元前460—公元前362），另一位叫留基伯（Leukipp）。
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这段聊天是从切苹果开始的。讨论我们能不能把一个苹果永远不断地分割下去。他们两人认为，一个苹果是不可能永远分割下去的。到了某一阶段，我们会遇到保持苹果性质的最小颗粒。他们把这种最小的颗粒称为“原子”。在希腊文中，“原子”（atom）就是不可再分割的最原初粒子。他们俩还认为，所有的物质都是由原子组成的，在这些原子之间，只是虚空。
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当然，这只是一个纯粹的臆测，因为没有人能证明他们到底是对还是错。所以，两千年过去了，这段纯哲学的聊天也慢慢地被人们忘记了。到了17世纪，法国的哲学家和天文学家伽桑狄（Petrus Gassendi，1592—1655）又重新找出了德谟克利特的“原子假说”。英国物理学家牛顿（Isaac Newton，1642—1727）也采用了“原子假说”，但完全没有实验的支持。
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然而，由于牛顿在物理学界的声望，“原子”，当时这种子虚乌有的东西也就成了科学界的某种“信仰”（belief），而在当时，这种“信仰”与宗教中的“信仰”没有什么差别。基于这种“信仰”，许多科学家都深信“不可分割粒子”的存在，尽管当时只是一种纯假说，是一种比气功中的“气”还要玄得多的东西。
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第一个对这种纯假说进行定量科学研究的，是荷兰数学家伯努利（Daniel Bernoulli，1700—1782）。他假定，气体是由许许多多原子，也就是许许多多微小的刚体颗粒组成的，这些刚体的微小颗粒在不停地随机运动，相互之间也是不停地碰来碰去。用这样的假设，许多现象，包括温度、压力和气体的膨胀等，都可以找到解释，并可进行定量的计算。
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另一方面，英国科学家卡文迪许（Henry Cavendish， 1731—1810）和法国化学家拉瓦锡（Antoine—Laurent de Lavoisier，1743—1794）发现，我们所呼吸的空气并不是一种纯净物质，而主要是由氮气和氧气组成的。同时，他们也证明，水是由一份氧气和两份氢气组成的。如果把两升氢气小心地在一升氧气中燃烧，就可以得到纯净的水，并不留任何多余的气体。
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1803年，英国化学家道尔顿（John Dalton， 1766—1844）提出了“定比定律”，即所有的纯净物质都是由一定比例的原子组成的。也就是说，这是化学家用的原子理论。事实上，“定比定律”真正奠定了现代化学和分子原子论的基础。根据“定比定律”，道尔顿又进一步假设，不同的原子就如大小不同的刚体球，而分子就是由这些大小不同的刚体球组成的。例如，一个水分子就是由三个刚体球组成的，一个大球是氧原子，两个小球是氢原子。也许，这就是关于这个极为微小的、肉眼看不到的、手也摸不到的“袖珍大象”的第一个“模型”、第一个“假说”或第一个“理论”。然而，道尔顿这种“袖珍大象”的假说就正是19世纪“分子原子论”的起源，并且显然比德谟克利特和牛顿的“原子假说”进了一大步，因为多多少少有了一些实验证据。
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当然，这些粒子，或者说这些刚体小球，是小到难以想象的程度。不要说德谟克利特，就是牛顿和道尔顿也说不出，分子原子这种“袖珍大象”到底有多大。
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然而，就在道尔顿的“分子原子论”提出后才不过8年，也就是1811年，天才的意大利物理学家阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro， 1776—1856）精确地计算出了这种粒子的大小。根据他的计算，在每立方米的气体中，就有6.02×1023个“袖珍大象”（pocket elephant），即“分子”（molecule）。在现代的教科书中，这数字6.02×1023就被称为“阿伏伽德罗常数”。
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又不到3年，也就是1814年，著名的法国物理学家和数学家安培（André Ampère，1775—1836）也独立地算出了同样的结果。于是，道尔顿提出的“分子原子论”就成了19世纪最大的科学成果之一。
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然而，对于普通老百姓来说，最有说服力的既不是化学家的“定比定律”，更不是物理学家和数学家的计算，而是1945年在长崎和广岛扔下的两颗原子弹。从那两颗原子弹开始，不但再也没有人怀疑这种“不可分割的原子”的存在，而且大家还把它看成是天经地义的真理。
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由于19世纪化学的成功以及20世纪中叶原子弹的爆炸，这种把原子看成是刚体小球的思想深入了科学家和老百姓的心中。
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20世纪中叶，美国遗传学家沃森（James Dewey Watson，1928—）和英国生物物理学家克里克（Francis Harry Compton Crick，1916—）发现了DNA的双螺旋结构，后来的许多生物化学家在这基础上，一步一步解开了写在DNA上的遗传密码（genetic code）。现在，许多教科书、科教电影和博物馆中，都如图2-1一样，用小球和小棍子，来表现出美丽的DNA结构。
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图2-1用小球和小棍子搭成的蔗糖分子结构模型（彩图见附录）
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道尔顿是现代化学之父，并且，他所提出的分子模型，也就是刚体小球模型（见图2-1）已成了权威之说，不但非常成功，也非常清楚。同时，用彩色小球和小棍子搭成的DNA结构又是如此美丽。大多数人，甚至许多科学家，都把这种小球和小棍子组成的模型看成是真实的。可惜，我们不得不遗憾地指出，它并不是真实的模型，并且还在后面的章节中详细讨论它的不真实性。然而，更糟糕的是，这种不真实的刚体小球和小棍子模型，不但统治了整个化学和药物学，也统治了生物学、生理学，甚至心理学，成了整个西方医学的基石。
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由于20世纪下半叶分子生物学的长足进展，心理学家们也希望能在这用彩色的小球和小棍子搭成的DNA或其他的分子中去寻找心理现象的物质基础。例如，他们认为“愤怒”是由于肾上腺素分子分泌太多，而“幸福”则来源于内啡肽分子。更有甚者，干脆提出了“意识子”（consciousness particle），试图找出代表“精神”和“灵魂”的刚体小球。所以，难怪当代美国物理学家Henry P. Stapp带着挖苦的口气说：“当心理学沿着19世纪物理学的概念发展时，物理学却正向着相反的方面在发展。”因为当心理学正沿着19世纪的思路，苦苦寻找心理现象的粒子基础时，物理学家早就告别了19世纪陈旧的唯物主义。
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事实上，物理学家也早就认识到，德谟克利特和留基伯的假说并不是真实的，因为“原子”并不是不可再分割的最原初粒子；原子之间也不是虚空，而是充满了“场”。而“质能变换关系式”更是表明，实实在在的物质又可以变成虚无缥缈、鬼气森森的能量。
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原子并不是不可再分割的最原初粒子
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尽管“分子原子论”是19世纪科学的最大成果之一，但是，早在19世纪末，物理学家就发现了，这种被科学家称为“原子”的东西，并不是真正“不可分割的基本粒子”。也就是说，当今化学家、生物学家所喜欢用的“小球和棍子”的分子模型中的小球，并不是真的不可分割的刚体小球，而是具有更深层亚结构的“看不见的微观大象”。
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对于原子这种“看不见的微观大象”，我们这个世界上的物理学家也与那个盲人世界中的科学家一样，对于大象的形状和内部结构，提出了各种各样不同的“假说”、“模型”或“理论”（图2-2）。
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图2-2原子结构模型的发展（彩图见附录）
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1898年，英国物理学家汤姆生（Joseph J. Thomson， 1861—1933）第一次提出，这种“看不见的微观大象”是有深层亚结构的。就如盲人世界中的科学家对大象的形状和内部结构提出假说一样，他也提出了原子结构的第一种假说。他认为原子是由正物质和负物质组成的圆球，其中正物质是均匀分布在整个球体之中，而负物质则像面包中的葡萄干一样，是离散分布的。所以，汤姆生的原子结构模型在物理学中被称为“葡萄干夹心面包模型”。或者说，杰出的物理学家汤姆生认为，原子犹如一只微小葡萄干夹心面包。
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