1700972260
古希腊不仅有哲学家，也有数学家，毕达哥拉斯就是一个数学、哲学两者皆通的典型代表。他提出“数是万物的本原”，如今从物理学家看起来一个颇为奇怪的观点，因为他取消了一切感性的实体，代之以抽象的思想——数。毕达哥拉斯认为数字先于事物而存在，数生万物。因为数字与几何一一对应，所以点生线、线生面、面生体，然后再产生出“水、火、气、土”等元素，乃至世界万物。
1700972261
1700972262
1700972263
1700972264
1700972265
图4-1-1 古希腊哲学家
1700972266
1700972267
赫拉克利特（Heraclitus，前540—前480年），是古希腊一位颇有特色的哲学家。他出身贵族，性格古怪、矛盾，被称为“哭泣哲人”。他的文章经常充满隐喻和悖论，有时让后人读起来感觉隐晦难懂、不知所云，往往引起争论纷纭。赫拉克利特将他本来可以继承的王位让给了他的兄弟，自己到寺庙过隐居生活，以野草植物度日，被视为人间的“异类”。
1700972268
1700972269
在世界本源的问题上，赫拉克利特认为宇宙不是被人或神创造的，而是一团自身永恒燃烧的“活火”。火与宇宙万物可以互相转换。赫拉克利特用对立统一的辩证法思想为宇宙构建秩序和规律。认为万物的运动、物与火之间的转换，都是由它自身的“logos”所决定的。“罗各斯”（logos）这个名词，包含了“话语”“逻辑”“规律”多层意思。赫拉克利特提出罗各斯理论，意在追寻宇宙万物规律的源头。有趣的是，某些中文读物中，将logos翻译成“道”字，因为这与老子的“万物生于道，统一于道”的哲学思想不谋而合。
1700972270
1700972271
老子（姓李名耳）是中国春秋时代的思想家和哲学家，道家学派之宗师，其经典名著《道德经》上说：“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和。”如此看来，他们确有相同之处。
1700972272
1700972273
随着科学思想的萌芽，哲学家们对世界本源的认识逐渐向物理学的思维靠拢。大多数哲学家本人也都同时思考物理问题，同时也是物理学家。我国古代有五行之说，认为组成世界有五种基本元素：金、木、水、火、土，并且中国古时候的天文学家用这五个字为观察到的五大行星命名。中国还有阴阳说，认为世界是由阴和阳两种元素构成的。
1700972274
1700972275
古希腊的哲学家柏拉图（Plato，前427—前347年）将泰勒斯等人的水、气、火、土四种元素形象化，用四种正多面体的几何图像表示，认为它们是组成世界的本源。柏拉图的学生亚里士多德（Aristotle，前384—前322年）认为除了组成地球的四种元素之外，还有组成天体的第五元素：“以太”。古希腊的数学家已经证明，只有五个正多面体，因此，柏拉图和亚里士多德认为它们与组成世界的五种元素一一对应。
1700972276
1700972277
原子这个名词，最早也是由一位古希腊哲学家德谟克利特提出来的。根据德谟克利特的原子说，世界中每一种事物都由不可分割的“原子”组成，原子可能有不同种类，世界的本质就是原子和虚空。柏拉图则正式使用“元素”一词来表示不同的化学物质。这两个名词：“原子”及“化学元素”，一直沿用至今。
1700972278
1700972279
1700972280
1700972281
1700972282
爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 [:1700970776]
1700972283
爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 2．从炼金术到周期率
1700972284
1700972285
虽然物质结构的理论尚未成熟，但在探索物质奥秘的实验中，化学家却早已捷足先登。可以说，化学的历史从远古时代就开始了。自从人类认识了“火”的作用，就开始制作陶瓷、融化金属、打造工具和武器、提取香料、制造肥皂染料等，这些都可以算是不自觉进行的化学实验。炼金术更是现代化学的先行者和基础，牛顿就是一个终身追求炼金术的狂热信徒。
1700972286
1700972287
对不同种类的物质“元素”的认识，在各种各样的化学实验中得到深化和发展。
1700972288
1700972289
近代科学中关于世界基本是由原子组成的观点，可以认为是从约翰·道尔顿（John Dalton，1766—1844年）开始的，他首次将原子的研究从哲学引进到科学。
1700972290
1700972291
道尔顿以78岁高龄去世，他终生未婚、安于穷困，只为科学理想而献身。道尔顿是个气象迷，他从21岁开始，连续观测和记录当地气象，几十年如一日，从不间断。一直到临终前几小时，还为他近20万字的气象日记，颤抖地写下了最后一页，给后人留下了宝贵的观测资料。在老耄贫穷之年，他还把英国政府给予他的微薄养老金积蓄起来，捐献给曼彻斯特大学作为奖学金。
1700972292
1700972293
道尔顿对色盲做了很多研究，因为他自己就是个色盲。并且，道尔顿希望在他死后对他的眼睛进行检验，用科学的方法找出他色盲的原因。1990年，在道尔顿去世后将近150年，科学家对其保存在皇家学会的一只眼睛进行了DNA检测，发现他的眼睛中缺少对绿色敏感的色素。让我们对这位鞠躬尽瘁，为科学献身的科学家致以深深的敬意。
1700972294
1700972295
1803年9月6日，道尔顿提出原子学说，以此庆贺自己的生日。不过现在我们知道，物质并不是直接由原子构成，中间还有一个层次，叫做“分子”。当时道尔顿的原子论并没有假设存在分子，因此出来没多久便碰到了与实验不符合的、难以解决的困难。比如说，1805年盖—吕萨克发现2体积的氢气和1体积的氧气燃烧，会生成2体积的水。如何用道尔顿的原子论来解释这个化学反应呢？根据原子论，氢气由氢原子组成，氧气由氧原子组成，水由“水原子”组成。因此，就像图4-2-1（a）中所画的，根据原子论，这个反应好像意味着：2个氢气原子，加1个氧气原子，生成2个“水原子”。也就是说，1个氢原子和“半个”氧原子，生成1个“水原子”。
1700972296
1700972297
1700972298
1700972299
1700972300
图4-2-1 道尔顿的原子论和阿伏伽德罗的分子说
1700972301
1700972302
但是，原子论是不允许存在“半个”氧原子的，道尔顿认为，原子不可能一分为二。
1700972303
1700972304
其实这个矛盾并不难解决，将反应中的原子数目都乘以2不就行了吗。换言之，我们可以如此来解释氢气和氧气变成水的反应：2个氢原子和1个氧原子，生成2个“水原子”。这也就是意大利化学家阿莫迪欧·阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro，1776—1856年）所提出的假设。不过这里他还用了一点技巧，建立了分子的概念，称为“分子说”。并且，他所提出的阿伏伽德罗定律认为同温、同压、同体积的气体含有相同的分子数，这个数字等于6.0221367×1023，现在已经成为物理学中重要的基本常数之一。阿伏伽德罗的分子—原子论正确地解释了上面的反应（图4-2-1（b））。
1700972305
1700972306
新理论往往不容易被认可。当时欧洲各国的科学家，包括道尔顿，都不接受阿伏伽德罗的理论。一直到差不多过了50年之后，1860年，阿伏伽德罗已经去世，他的学生在欧洲的一次化学学术讨论会上，重新提起阿伏伽德罗假说，这个分子—原子论才得到学术界承认。
1700972307
1700972308
化学家们发现了越来越多的化学元素，认识到世界的本源远不是古希腊哲学家们所想象的“四元素”或“五元素”学说那么简单。不过，化学家们也发现各种元素性质不同，但却符合某种周期性的规律，于是，他们便企图将不同的元素按照周期规律进行分类。1789年，拉瓦锡将当时已知的33种元素分为四类，发布了人类历史上第一张“元素表”。1829年，德贝莱纳对当时已知的54种元素提出了三元素组规则。之后，又有好几位化学家提出化学元素的分类方法，其中最具影响的是俄国化学家门捷列夫、德国化学家迈尔等发现的元素周期表。
1700972309