奇迹笔记

1. 1665 Newton's Prism experiment 牛顿三棱镜实验
2. 1801 Double slit experiment 双缝实验 （杨氏双缝）
3. 1827, Brownian motion, 布朗运动
4. 1833，法拉第电解定律 Faraday, Laws of electrolysis
5. 1845 法拉第效应 Faraday effect
6. 1849, Speed of light experiment 光速测量
7. 1851, Foucault's pendulum, 福柯摆
8. 1887 迈克尔逊-莫雷实验 Michelson-Morley experiment
9. 1887, 赫兹实验 Hertz experiment
10. 1895 W K Rontgen, Finding of X-rays, 伦琴实验(发现X射线)
11. 1896 塞曼效应 Zeeman effect
12. 1897, 电子偏转实验, J J Thomson, Electron deflection
13. 1909, 密里根油滴实验 Millikan, Oil-drop experiment
14. 1911 卢瑟福散射实验 Rutherford scattering
15. 1912 Laue experiment 劳厄实验
16. 1913, 莫塞莱实验 Moseley's experiment
17. 1914 弗兰克-赫兹实验 Franck and Hertz experiment
18. 1922 斯特恩-盖拉赫实验 Stern-Gerlach experiment
19. 1923 A H Compton, Compton scattering 康普顿散射实验
20. 1926 The Davidson-Germer experiment 戴维逊-革末实验
21. 1929, Hubble, Finding of Hubble's law 哈勃定律的发现
22. 1930 Rabi Experiment, 拉比实验(MRI)
23. 1932, C.D. Anderson, Finding of anti-electron 发现正电子
24. 1935, Einstein, The EPR experiment EPR实验
25. 1935, Schrodinger's cat experiment, 薛定谔猫实验
26. 1937, Kapitsa etc., Superfluid, 超流
27. 1948, Casimir effect, 卡西米尔效应
28. 1954, Townes, Invention of the Maser and Laser, 微波量子放大器
29. 1956, C S Wu, Beta Decay 弱相互作用下宇称不守恒
30. 1962, The Josephson effect 约瑟夫逊效应
31. 1965 Feynman's double slit experiment 费曼的双缝实验
32. 2001, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, 威尔金森微波各向异性探测器

 

数字和内容都是瞎邹的，想到哪算哪。不过有一点是肯定的，如果以上实验你都知道，那你的科学素养一定是真的很高。有些是所谓理想实验，但这些理想实验都已被人们实现（非字面意义下，比如薛定谔的猫），但年代按提出构想者计算。

从苏格拉底, 到柏拉图, 再到亚里士多德, 希腊世界经历了深刻的变化. 苏格拉底是骄傲的雅典公民形象, 他在战斗中作战勇敢, 在广场上言词犀利, 恪守公民应对城邦负有的义务. 苏格拉底的一生经历了雅典的黄金时代, 伯罗奔尼撒战争, 战争惨败后的三十僭主统治, 并最后被恢复权力的民主政府判了死刑. 苏格拉底深爱雅典, 除必须履行的战争义务外, 他从未离开雅典去其他城邦旅行, 这在古希腊哲学家中是个异数, 从泰勒斯, 毕达哥拉斯, 到阿纳萨哥拉, 他们都有丰富的游学经验. 但这些并不妨碍苏格拉底眼界的开阔, 开放的雅典汇聚了当时的各种思想和人物, 作为雅典公民的苏格拉底有的是机会和来自各个城邦的智者们进行争辩. 苏格拉底已经认识到传统的价值观在变化了的城邦中受到了挑战, 他试图讨论正义, 知识, 灵魂, 义务等问题, 他质疑大多数人的流俗看法, 也挑战了智者们的各种巧妙说法, 但苏格拉底本人并无任何著述, 他带着最智慧者的荣誉饮毒酒而亡.

柏拉图是雅典贵族, 他没赶上雅典的黄金年代, 他成长于伯罗奔尼撒战争期间, 战争的失败使他对雅典城邦的民主制产生了怀疑, 但随后的三十僭主统治又立刻让他觉得从前民主制的宝贵. 当民主在雅典重新恢复的时候, 他尊敬的老师苏格拉底却被判处了死刑. 这一切都促使他对政制进行反思, 柏拉图试图效仿他的祖先——梭伦——作一个城邦的立法者, 革新现有的政制. 根据柏拉图的思考, 只有让最有资格的, 能够看到“善”的理念的哲学家统治城邦, 城邦才能摆脱混乱和堕落. 因此当柏拉图的好友, 西西里叙拉古（西西里是位于意大利南部的一个大岛, 是当时希腊人与腓尼基人争夺地中海霸权的前线, 同时叙拉古也是个大城, 人口众多, 并曾在伯罗奔尼撒战争期间击败过雅典.）僭主老狄奥尼索斯的姻兄, 狄翁, 邀请他来叙拉古负责僭主之子小狄奥尼索斯的教育时, 他欣然应允, 希望能实践自己哲学王的理想. 但可惜城邦立法家的时代已一去不返, 小狄奥尼索斯又是一个不争气的残暴僭主, 柏拉图的哲学王实践失败了. 柏拉图的好友, 狄翁及其支持者试图用武力夺取叙拉古的政权（以暴易暴, 其实就是成为新的僭主）, 初期获得成功, 但很快被人刺杀身亡. 柏拉图在叙拉古的经历肯定使他觉得有点心灰意懒. 好不容易, 回到雅典之后, 柏拉图更潜心向学, 将他的思想以对话录的形式记录下来, 并在学园里教授弟子, 希望自己的思想能被传承下来. 这期间希腊世界仍处在混战之中, 斯巴达的霸权很快衰落了, 底比斯崛起了, 雅典又部分地恢复了自己的海上霸权, 但更为重要的是, 一股更为强大的力量, 马其顿王国正在雅典的北方悄悄地崛起.

柏拉图没有活到能够看到马其顿人横扫希腊. 他的得意门生亚里士多德, 却后来成了马其顿君主, 亚历山大大帝(Alexander the Great, 356 BC - 323 BC)的老师. 不过亚历山大称不上是哲学王, 亚里士多德也不是我们想象中的帝王师, 我们除了知道亚历山大曾慷慨地赞助过亚里士多德的吕克昂学园, 用远征途中捕获的各种珍禽异兽赞助过亚里士多德的学术研究外, 没读到亚里士多德曾提出过类似“隆中对”那样的战略建议, 或王安石那样的改革建议. 考虑到亚历山大16岁左右就开始了他的征战生涯, 32岁时死于巴比伦. 亚里士多德很可能只是他的文法, 修辞老师, 而根据柏拉图的哲学王教育计划, 亚历山大几乎还没活到学习哲学的年龄就英年早逝了. 亚里士多德不是雅典公民, 他出生在一个邻近马其顿的小城——斯塔吉拉, 他的父亲就是为马其顿王服务的宫廷御医. 马其顿是希腊北部的王国, 文化落后, 被希腊人视为蛮族, 但马其顿从语言和种族上看, 确实又与希腊人接近, 他们是多利安人(斯巴达人就是多利安人的一只)南下后, 留在北方的部分, 有点类似瑞典, 丹麦和德国的关系, 所以他们自己仍认为自己是希腊人. 亚历山大大帝的父亲, 腓力二世曾作为人质在底比斯待过, 见识了底比斯人击败斯巴达重装步兵的新式阵法. 腓力二世很聪明, 回到马其顿后进一步改进了底比斯人的战术, 发明了马其顿方阵, 这一更厉害的阵法. 马其顿人改进后的战术, 除进一步加强重装步兵的威力外, 强调了骑兵和辅助兵的作用（一般而言, 重装步兵是攻坚的主力, 但速度慢, 不适宜追击, 而且侧翼易受攻击; 骑兵, 适合保护重装步兵的侧翼, 同时也可包抄对方的侧翼, 冲锋和追击; 轻步兵适合骚扰, 保护侧翼, 劫掠和追击.）, 此后腓力二世和亚历山大大帝就是依靠马其顿方阵和精锐骑兵横扫希腊, 征服埃及, 波斯和印度北部的. 希腊的霸权很快落入马其顿的手中, 亚历山大大帝又以闪电般的速度征服了埃及和波斯, 现在希腊人几乎统治了整个他们已知的世界了. 在这样一个大帝国中, 狭小的城邦算什么呢? 腓力二世死后, 底比斯人曾发动起义, 亚历山大大帝迅速地平息了叛乱, 并把这座希腊名城彻底毁灭了.

在这个时代, 没有了苏格拉底式的骄傲公民, 也不会再有以拯救城邦为己任的精英贵族——柏拉图. 城邦太小了, 它已不足以保障公民的安全, 寄托公民的幸福. 承认超级霸权（马其顿）的希腊城邦将很快丧失国家的特征, 而逐渐沦为帝国统治下的自治市. 据说亚里士多德也曾为他的母邦, 小城斯塔吉亚立法, 但这个意义已经不能与莱库古和梭伦的立法相比了, 我们也不称亚里士多德是立法家或政治家, 他只是个学究. 此时, 一种为了“学术而学术”的沉思式生活出现了, 已经上升到洞穴外的哲学家再也不用回到洞穴里从事政治实践活动了, 因为城邦及其精神正在逐渐消亡.

德谟斯提尼(Demosthenes, 384 BC - 322 BC)是当时雅典最重要的政治人物, 他是个演说家, 极力鼓动雅典人民争取自由, 对抗强权, 但可惜德谟斯提尼只有嘴上的功夫, 他既无伯里克利领军打胜仗的能力, 也无苏格拉底勇敢无畏的气概. 战斗失败后, 德谟斯提尼象一个懦夫一样地逃跑了, 扔掉了武器（普鲁塔克《德谟斯提尼传》, 20. 布克哈特 《希腊人和希腊文明》, pp529, 注82.）; 而100年前的苏格拉底同样是遭遇了战役失败, 但他昂首阔步, 瞪着两眼, 环视着敌我双方, 任何人胆敢侵犯他, 定会遭到狠狠的回报, 这样的人是不会被俘虏的.

亚里士多德与德谟斯提尼也不同, 他虽然接受的是贵族式的教育, 但并不热心政治, 他代表一种新型的哲学家, 他们过的是沉思式生活, 一种脱离了城邦(polis)的新生活. 关于沉思式生活与新的君主政体的关系, 麦金太尔在其《伦理学简史》中有精辟的论述（麦金太尔 著《伦理学简史》, p144）:

事实上, 关于政治活动, 亚里士多德更是一个寂静主义者. 《尼各马可伦理学》认为, 只要有爱好沉思的杰出人物的位置, 就既不应该谴责也不应赞成任何社会结构; 而且《政治学》使用稳定这一标准来判断不同类型的国家, 而这一标准与《伦理学》中的论点仅仅具有这种消极的联系——给杰出人物以位置. 事实上, 就他自己作为年轻的亚历山大的教师, 以及他对沉思式生活的提倡而言, 正如凯申所指出的, 亚里士多德是站在这种力量一边的: 这种力量正要摧毁作为一个政治实体的希腊政体. 因为对沉思式生活的颂扬就是把它作为一种生活方式推荐给那些曾是政治精英的人. 沉思式生活为他们退居市民地位, 做亚里士多德所说的“好公民”而不做统治者提供了理由. 并且这恰恰是第一个新兴的幅员辽阔的国家马其顿的专制主义, 对那些曾是城邦国家统治者的人们的要求. 正如凯申所指出: “所赞扬的是这样一种沉思式生活: 放弃一切活动, 尤其是所有的政治活动, 这种颂扬始终是君主专制政体的意识形态确立的政治道德的一个典型构成要素. 因为这种国家的本质倾向在于, 把它的民众从所有的公共事务中排除出去”

作为亚历山大的老师, 亚里士多德被视作是亲马其顿的. 323 BC, 当亚历山大大帝的死讯传到雅典, 仇恨他的雅典人准备起诉亚里士多德, 罪名还是不敬神. 亚里士多德闻讯急忙逃走, 以免雅典第二次处死哲学家, 第二年老死在了优卑亚寓所中.

海德格尔在讲亚里士多德时, 曾以“亚里士多德出生, 亚里士多德死亡”来介绍亚里士多德的生平, 然后随即进入对亚里士多德哲学的讨论. 这一方面反映海德格尔认为, 人应当与思想分开的态度; 另外一方面也说明亚里士多德和柏拉图和苏格拉底相比实在是个乏味的学究式人物. 据说亚里士多德讲话时有点口齿不清, 小腿很细, 眼睛小, 穿着, 耳环和发式使他比较显眼（第欧根尼·拉尔修《名哲言行录·上》, pp269）. 亚里士多德也有一些轶事, 但大多都是讽刺性的, 比如有人说他在热油中洗澡, 然后又把油卖掉. 据说, 他曾把一张热油皮贴在自己的肚皮上; 以及, 他睡觉时手里握一个铜球, 下面放一个容器, 以便球从手中调到容器时发出的声音可以惊醒他.

从亚里士多德开始及此后的希腊化时代, 促使产生哲学的城邦精神逐渐消失, 但哲学学校, 哲学流派和各种具体的学术研究却兴旺起来. 希腊成为古代世界的学校, 哲学所代表的思辨和理性精神开始在西方各民族的文化中扎根. 古罗马政治家, 学者西塞罗(Cicero, 106 BC - 43 BC)将往雅典学习哲学, 古希腊历史学家波利比阿(Polybius, 203 BC - 120 BC)将作为人质被带到罗马, 他的巨著《历史》将记述一个新的“世界霸权”罗马的崛起. 希腊的篇章已经无可挽回地被翻过, 这个地方后来又经历过基督教和伊斯兰教长期拉锯式的争夺, 今天的希腊不论在种族, 语言还是文化都已不是那个曾经的希腊了. 当我们再次阅读古希腊哲学的时候, 一方面我们哀叹思想的无力, 苏格拉底和柏拉图无力挽救雅典的命运, 亚历山大的暴力和原始激情才是最具革命性的力量, 另一方面我们也要感叹思想的威力, 哲学征服了全世界, 在思想上我们或多或少都是希腊人的后代, 我们理解他们, 愿意跟随他们继续永无止境的爱智慧之旅.

自然哲学家的伟大之处就是突破了神话的世界观, 也正是因为这种突破, 他们及他们的思想也动摇了当时社会的基础. 阿里斯托芬在以苏格拉底为主角创作的喜剧《云》中就清楚地描写了当时的人们对哲学家及其思想的恐惧. 当然这里的苏格拉底与苏格拉底本人距离可能比较远, 至少与柏拉图和色诺芬笔下的苏格拉底形象完全不同.

阿里斯托芬所描述的, 正是我们今天熟悉的在实验室, 在观测台里工作的自然科学家的形象.

刚才有一只跳蚤咬了凯瑞丰的眉毛, 再跳到苏格拉底头上; 于是苏格拉底问凯瑞丰: “这虫子所跳的距离相当于它的脚长的几倍?”

他怎样测量呢?

这才妙呀! 他熔化了一块黄蜡, 捉住那跳蚤, 把它的双脚浸在蜡里, 等融质冷后, 那上面便形成了一双波斯鞋, 再把鞋子取下来测量距离.

宙斯啊, 这种思想真是妙呀!

......

有一天晚上, 他(苏格拉底)正在观察月亮的循环轨道, 张开口望着天上的时候, 一只壁虎从屋檐上拉屎, 把他弄脏了.

下面这段“雷声产生于云的碰撞”显然是源自阿那克萨哥拉的思想, 同时诱导出可怕的推论, 既然宙斯对解释“雨, 雷, 电”无用了, 那么“动力出来代替他为王”了.

苏格拉底: 什么宙斯? 快不要说傻话, 哪里有什么宙斯?

门徒: 你说什么呀? 雨是谁下的? 你得先把这事情向我解释清楚.

苏格拉底: 那自然是她们(云)下的, 我可以给你一个很大的证明. 喂, 你在什么地方, 什么时候看见没有云就下起雨来? 叫她们走开, 让宙斯在青天白日里下雨吧.

门徒: 阿波罗啊, 这真是一个有力的答复! 我先前总相信是宙斯从筛子里撒尿呢! (向苏格拉底)但是, 请你告诉我, 雷又是谁放的呢? 那声音真叫我发抖!

苏格拉底: 那也是她们在卷动的时候放出来的.

门徒: 怎样卷动? 你敢这样说吗?

苏格拉底: 她们载满了许多雨水, 强迫着运行, 并且被一种自然的力量悬挂在空中, 因此她们在下降的时候载着雨水的重量相互撞击, 发出了雷声.

门徒: 可不是宙斯强迫着她们运行的吗?

苏格拉底: 不是, 是空气的转动力逼着她们运行的.

门徒: 动力, 我可不知道这东西, 宙斯已经完了, 动力出来代替他为王.

......

这时因宙斯的统治而确保的“不应撒谎”这类道德训诫自然就失效了.

门徒: ......但是, 请你告诉我, 那闪亮的电火又是从哪里来的呢? 那电火落在我们身上, 有时候把我们烧成灰烬, 有时候虽然没有死, 也满身是伤. 这明明是宙斯发出来惩罚那些赌假咒的人的.

苏格拉底: 你这个大傻瓜, 老腐朽! 如果宙斯打了那些赌假咒的人, 他怎么不把最爱赌假咒的西蒙, 克勒俄倪摩斯和忒俄洛斯也都烧死呢? 他甚至打了他自己的神殿和雅典海角上的庙宇, 还打了那巨大的橡树呢? 他为什么要这样做? 那橡树总没有赌过假咒吧!

门徒: 我可不知道, 你这话好像说得很对. 但是, 究竟什么是电火呢?

苏格拉底: 那一阵干风吹进来云里, 叫她们关住了, 它便在那里面把那团云吹成了一个气球, 于是猛力地冲破了很厚的云层, 这样的奔流撞击便发生了火焰.

门徒: 是呀, 上次过宙斯节, 我真碰上了这样的事: 我正在为家人烤羊肠, 忘了切孔, 于是肠子便胀了起来, 突然就爆到我的眼睛里, 还烧了我的皮, 弄脏了我的脸呢.

宙斯隐退之后, 就是人伦丧失, 社会秩序大乱, 这样的生活是我们想要的生活吗?

讨债人: 你是不是故意不承认?

欠债人: 要不然, 那一肚子的学问有什么用处呢?

讨债人: 你愿意当着我所指定的神否认这事吗?

欠债人: 当着什么神呢?

讨债人: 当着宙斯, 买卖神和海神.

欠债人: 我当着宙斯, 还押上三块钱来起誓!

讨债人: 你这样无耻, 要倒霉的!

欠债人: 把你的皮用盐水来制过, 倒可以变做一个很好的酒囊呢!

讨债人: 天呀! 你拿我来开玩笑!

欠债人: 还装得下十来斤酒呢!

讨债人: 凭至大的宙斯和一切的神起誓, 你不能白白地骂了我.

欠债人: 我听了这些神的名字十分好笑; 你凭宙斯起誓, 在我们这些学者听起来未免太滑稽了!

......

子: ...... 我首先问问你: 我小时候你打过我吗?

父: 打过你, 我是疼你, 为你好啊!

子: 告诉我, 你既然说为我好而打我, 我如今也照样为你好而打你又有什么不对呢? 怎么啦? 我的身体应该挨打受罚, 你的身体就不应该吗? 我不是生来也是个自由人吗? “你以为儿子应该叫痛, 父亲就不应该叫痛吗?” 也许你会说, 照法律来, 只有儿子才挨打; 可是我告诉你, 人一老了便“返老还童”, 年老人比起年轻人更应该挨打, 因为他经验多了, 更不应该做错事情.

父: 可是法律上并没有说当父亲的应该受这样的苦处呢.

子: 当初制定法律的人不就和你我一样, 同是凡人吗? 他的话居然能够使古时的人敬信. 我为什么不能够为我们的儿孙制定一条新的法律, 让儿子回敬他们的父亲? 在这条法律还没有成立以前我们所受的鞭打, 我们并记仇, 愿意白受了. 试看那些小鸡和旁的牲畜, 它们尚且和父亲打架, 鸡和人有什么分别呢? 只不过它们不能够制定法律罢了!

父: 你既然什么事都学那家禽, 怎么不去吃粪土, 不到木架上去栖息呢?

子: 老头子, 这又当别论, 在苏格拉底看来, 这又是一回事.

父: 这样看来, 你还是不要打爸爸吧; 要不然, 你只好抱怨你自己.

子: 为什么呢?

父: 我既然有权利惩罚你, 你也就有权利惩罚你的儿子, 只要你养得有.

子: 万一我没有养得有, 岂不是白叫你打了? 那你笑话我, 就要笑死了.

最 后一段父子对话, 又是一幅典型的诡辩派哲学家对话的场景. 布克哈特说希腊人是古代世界中的骗子, 他们对自己的誓言毫不在意, 在伯罗奔尼撒战争中最终击败雅典的斯巴达海军大将莱山德(Lysander)说: “孩子们用投骰子来互相欺骗, 而成年人则用誓言来互相欺骗.”（布克哈特《希腊人和希腊文明》, pp122）

按阿里斯托芬的描述, 这种不知羞耻的行为可“归罪”于古希腊发达的自然哲学和诡辩术, 奥林匹斯山诸神, 这种粗糙原始的神话体系已经管束不住古希腊人早熟的心灵了. 用司马光的话讲就是“才过德了”, 必然会惹来灾祸. 这种错位, 也存在于今日的社会中, 基于科学知识的庸俗世界观, 日益精密的经济学和金融学, 也在动摇传统的伦理体系和生活秩序.

古希腊的理性精神是近代自然科学的起源; 苏格拉底和柏拉图又是古希腊哲学的高峰, 是提倡理性的代表; 但有趣的是苏格拉底和柏拉图都对研究自然不甚关心, 甚至对当时的自然哲学持批评态度. 苏格拉底之所以重要, 是因为他引领了古希腊哲学的伦理学转向, 以前的哲学家从泰勒斯开始主要是研究自然的, 而苏格拉底则转向了人, 转向了人生的问题. 柏拉图写了对话录30多篇, 只有1篇《蒂迈欧篇》是直接讨论自然的. 这看起来是个有趣的问题.

对自然哲学采取批评甚至敌视的态度是那个时代带普遍性的特征. 苏格拉底本人就是被当作自然哲学家起诉的, 不敬神, 把太阳说成是燃烧的石头, 把月亮说成是泥, 这些都是自然哲学家的标准罪证.

据说苏格拉底早年师从自然哲学家阿那萨克哥拉(Anaxagoras, 500 BC - 428 BC), 也颇擅长于天文学和几何学. 阿那克萨哥拉的师承通过阿那克西美尼(鼎盛年约在 546 BC)和阿那克西曼德(611 BC - 546 BC)可以追溯到泰勒斯.

阿那萨克哥拉是小亚细亚人, 游学四方, 后被伯里克利邀请到雅典来讲学, 据说他在雅典呆了三十年, 直到被雅典人赶走. 伯里克利, 苏格拉底和悲剧作家欧里庇德斯(Euripides, 480 BC - 406 BC)等都曾受教于他.

西塞罗在其《国家篇》(pp26)中记载了伯里克利是如何利用从阿那克萨哥拉那里学来的关于日食的知识来消除雅典人的恐惧的.

发 生在雅典人和斯巴达人之间那次如此猛烈的伟大战争中. 当时太阳突然被遮蔽, 黑暗统治了世界, 雅典人完全被巨大的恐怖吓坏了, 在其同胞中有最高感染力, 辩才和智慧的伯里克利据说对他的同胞公民说, 他昔日的老师阿那克萨哥拉告诉他的信息是: 这种现象在固定的时间, 根据不可改变的法则即当月亮完全穿越太阳的轨道之下时, 便会发生. ...... 伯里克利讲述了这个问题并解说了这种现象之后, 人们便摆脱了恐惧.

阿那萨克哥拉宣称, 太阳是一块炙热的金属, 比伯罗奔尼撒半岛还大; 他还断言月亮上有人居住, 并且有山和峡谷. 他认为银河是由星星的光反射形成的, 这些星星并不依靠太阳才闪亮; 彗星由喷射火焰的行星结合形成; 流星则是空气发出的一种闪光. 他说, 当空气被太阳烤热而变稀薄时就产生风; 雷声产生于云的碰撞, 闪电产生于它们的剧烈摩擦; 地震是空气陷入地面时产生的. 这些断言我们今天听起来, 都觉得很正常, 甚至很正确. 但在当时, 就有点耸人听闻了.

后来伯里克利的政敌以不敬神的罪名控告了阿那萨克哥拉, 因为他宣称太阳是炙热的金属, 伯里克利为他作了辩护, 于是被罚款5他连特（他连特是以重量计量的货币单位, 一般指银2400两, 也有金他连特.）, 并被赶出雅典.

普 通雅典人为什么这么痛恨自然哲学家们? 道理可能和他们痛恨诡辩派哲学家是一样的, 即认为他们败坏了道德, 削弱了城邦的基础. 雅典人的传统道德和世界观是建立在神话的基础上的. 赫西俄德(Hesiod)是公元前8-9世纪的大诗人, 他有两部作品流传《工作与时日》和《神谱》, 《神谱》通过神话, 通过叙述神的谱系建立了古希腊人最早的自然观和世界观; 《工作与时日》则是有益的道德规范和劳动手册. 古希腊人仅靠这两本书就可以安身立命, 建立一个和谐有序的社会了, 《神谱》则是支撑《工作与时日》的基础.

宙斯的眼睛能看见 一切, 明了一切, 也看见下述这些事情. 如果他愿意这样, 他不会看不出我们城市所拥有的是哪一种正义. 因此, 现在我本人和我的儿子在人们中间或许都算不上是正义者——既然做正义者是恶——如果不正义者拥有较多的正义的话. 但是, 我认为无所不知的宙斯最终必定会纠正这种现状.

...... 你要记住这些事: 倾听正义, 完全忘记暴力. 因为克洛诺斯之子已将法则交给了人类. 由于鱼, 兽和有翅膀的鸟类之间没有正义, 因此他们互相吞食. 但是, 宙斯已把正义这个最好的礼品送给了人类. 因为任何人只要知道正义并且讲正义, 无所不见的宙斯会给他幸福. 但是, 任何人如果考虑在作证时说假话, 设伪誓伤害正义, 或犯下不可饶恕的罪行, 他这一代人此后会渐趋微贱. 如果他设誓说真话, 他这一代人此后便兴旺昌盛.

显然, 这样的道德训诫是建立在人类对奥林匹斯诸神敬畏基础上的, 是以神话版本的自然观和宇宙论为前提的. 但我们也得承认这种自然观和道德训诫保证了人类最初的秩序, 即所谓cosmos, 一种不同于混沌(chaos)但产生于混沌中的秩序, cosmos即是宇宙秩序, 也是生活秩序.

人天生有追求秩序, 追求可靠的, 不变的知识的倾向, 这是每个人能够安然生活在这个世界上所必须的. 比如我们坐在家里, 不会担忧天会塌下来, 或者太阳会突然消失. 但经验告诉我们一件事发生过一万次, 并不能保证它下次一定发生. 纯粹依靠经验并不能使我们相信世界上竟然还存在可靠的, 不变的知识. 如何说服一个人相信太阳明天依然升起是件困难的事情, 最初的尝试是构造一个故事, 阿波罗神每天驾车从东向西走一遍, 而阿波罗神为什么每天都要走是由更复杂的神话体系说明的.

这个例子说明人天生有构造体系的需求, 最初的体系——神话——很像同义反复: 因为阿波罗神每天升起所以太阳每天升起. 而阿波罗神不就是太阳吗?

希腊神话以丰富的想象力不厌其烦地给众多的神祗命名, 有女爱神阿佛洛狄忒(Aphrodite), 还有男爱神厄洛斯(Eros), 柏拉图在《会饮篇》中正是通过讲述厄洛斯的身世(匮乏女神和丰饶神在阿佛洛狄忒宴会上结合生下来的) 来阐发何为爱智慧的.

古希腊人用神话开拓出了一个广阔的世界, 这些关于神的命名将很快成为哲学家们理性思考的对象. 自然哲学家们的发现其实已经蕴含在复杂丰富的神话体系之中了, 只需把这些命名中的拟人色彩去除即可.

泰勒斯给出了第一个非神话的关于世界的体系. 泰勒斯认为水是万物的本质, 这一看法和现代科学还是很吻合的, 水至少是构成生命的最主要物质. 当然泰勒斯为什么这么说是基于对自然的观察, 他很可能发现水在自然界中是循环变化的, 在这个循环变化中，水是不变的.

如果承认水是万物的本质, 我们自然会发问, 那么木和铁应当和水本质上是一样的了? 但经验(感官)告诉我们并不一样, 并且差别还很大.

如 果我们承认自然是可认识的, 我们就必须把握住事物在变化中的不变性, 如果你对繁杂万象的经验已经感到满足了, 其实是拒绝了认识, 动物也是有感官的, 而且动物在某些感官上比人类还要发达, 因此没有理由认为动物由感官获得的经验比我们少. 但我们认为动物是不具有认识世界的能力, 因为动物对世界的认识仅仅停留在感官的层次上.

泰勒斯说水是万物的本质(他也可以说世界由海神 主宰), 实在是哲学史上的大突破, 因为他把人类对世界的认识从经验和感官的层次提升了上去. 简单说我们对世界的认识不再停留在眼见为实这个境界, 我们还需要对经验予以解释, 构建理论才能使我们相信. 在这个过程中神话的体系不可避免地被摧毁了, 思想只能往前走, 而不能向后退.（待续）

什么是科学？我们可以很方便地从新华字典里找到解释：

（1）关于自然界、社会和思维发展规律的知识体系。是在人们社会实践的基础上产生和发展的，是实践经验的总结。分自然科学和社会科学两大类，哲学是二者的概括和总结。（2）合乎科学的。（商务版新华字典，2001修订版，pp555）

丹皮尔在其名著《科学史》中说，科学是：

“关于自然现象的有条理的知识，可以说是对于表达自然现象的各种概念之间的关系的理性研究。”

但仅凭以上定义，我们还是很难理解什么是科学。比如什么是“现象”，什么是“知识”，什么是“概念”，什么是“理性”，这些词语看起来甚至比“科学”还要陌生。

既然简单的定义无助于我们理解什么是科学，另一种方法是索性把我们认为是科学的领域都一一罗列出来。比如物理学一般被认为是科学的典范，天文学、化学、生 物学我们也认为是科学。并且我们会发现这里明显有个层次关系，生物学是以化学为基础的，化学是以物理学为基础的，天文学也是以物理学为基础的。

那么数学算不算呢？这个有争议，有些人认为数学算，有些人认为数学不算，理由是它并不依赖于经验和实验。那么经济学、语言学、哲学、历史学算不算呢？这就 争议更大了，在这些领域内工作的学者大多认为这些领域是科学，或至少认为他们在追求某种科学性。我们一般不认为艺术是科学，艺术家们一般也不追求科学。

小结一下，我们一般把物理学、天文学、化学、生物学等称为自然科学，它们的共同特征是（1）定量研究，强调精确性，以可操控可定量测量的实验为基础。关于此费曼曾以“狄拉克数”举例说：

“狄拉克数的实验值是1.00115965221，而理论值为1.00115965246。...打个比方：如果你在测量洛杉矶到纽约的距离时精确到了这个程度，那你就是精确到了人的一根头发那么细。”

（2）原则上都可还原为物理学规律，我们常常说现代科学的基础是“量子力学”和“相对论”就是这个意思。

这可称为关于科学的狭隘的划分，英语中的Science更多地指的就是自然科学。物理学家大多是这种狭隘划分的支持者。比如：费曼认为只有物理学这样的有 系统的理论而且定量的学问才能算科学。而卢瑟福更是明言：“所有的科学除了物理学就是集邮。”当然卢瑟福说出这样决断的话是有其历史背景的，在卢瑟福的时代仅物理学形成了严密的体系和理论架构，而其他科学如生物学很大程度上还停留在分类和猜测的阶段。

卢瑟福关于科学还说了很多名言，比如：“社会科学能够得到仅是：一些可以，另一些不可以。”即认为社会科学是描述性的，是分类性的。

“不要让我看到任何人在我们（物理）系里谈论宇宙。”这句话反映了卢瑟福反对玄学，强调实际的工作态度，但具有讽刺意味的是正是卢瑟福开创的量子物理开启了谈论宇宙的大门，在今天的物理系里，宇宙论是标准的话题而非离经叛道。

这样简单罗列式的定义对从事自然科学研究的科学家来说是方便而具体的。但对大众而言则显得有些武断，但我们也必须承认，由于近代以来自然科学家特别是物理学家拥有对科学最大的话语权，所以这种划分获得了某种程度上的权威性。为了讨论的方便，在不做特别声明的情况下，我们在提到科学时，指的也就是自然科学。

现在我们也会发现，传统上的社会科学，如经济学，也越来越呈现定量研究的特征，比如针对股票市场的研究等，以致现在出现了经济物理学的新领域。类似地我们还可以举出很多例子，比如心理学，语言学等也越来越多地采用定量的研究方法。至于说经济学、心理学和语言学等可否还原为物理学规律，甚至还原为“量子力学”和“相对论”这两门基本学问。这很大程度上是个信念问题，固然很难证实一定可以，但也同样困难证明就一定不可以。物理学家根深蒂固的信念是“只有一个物理学”，不可能在原子的领域服从量子力学，而到了股票市场里就服从另一个物理了。还有一种说法是在不同层次上存在不同的有效理论，这些有效理论之间未必存在谁推导出谁的关系，但高层次（比如生命）的理论不应当与低层次（比如夸克）的理论相矛盾。

这样看来，科学的研究领域实则在不断扩大之中，物理学乃最具扩张性和渗透性的学科。如果我们看看科学史的话，我们可以找到很多这样的例子。比如早期的生物 学家普遍相信“活力说”，即假想一个只适用于生命的特殊实体来解释生物。但科学家们发现并没有一个只适用于生命的特殊的实体，生命现象满足基本的物理和化 学规律。而这个信念的最终确立是以DNA双螺旋结构的发现为标志的，在这个过程中物理学理论（量子力学）和实验技术（X射线衍射）发挥了关键作用，至此生 物学再也不是卢瑟福所说的集邮了。

如此看来，科学的研究领域自古以来就处在不断演进之中。这提示我们用演化的观点来看科学。一般认为科学诞生于近代西方，以牛顿力学的建立为标志。其思想和 方法的根源可追溯至古希腊的哲学。在古希腊与Science对应的词是episteme，意思是知识或认识（knowledge）；episteme源自 epistasthai，意思是知道（to know），epistasthai这个词是由前缀epi-（over, near）+histasthai（to stand，站立）组成。这意味着要达到认识，必须要找到一个可以站立的立足点，然后从此出发达到可靠的知识。这里就涉及两个问题：（1）我们如何找到能够站立的立足点？（2）如何由可靠的立足点出发，达到同样可靠的知识。

对于问题（1），笛卡尔（1596-1650）认为命题的“自明性”是确定立足点的判据，就此笛卡尔进一步解释说除了“我思，故我是”外：“只要我觉得它 清楚可靠的程度比不上几何学家以往的证明，就决不把它当作真的接受”。对于问题（2），笛卡尔强调了几何（数学）的方法，数学演绎的严格性保证了我们从可 靠的立足点可以达到可靠的知识，笛卡尔还以他所发明的解析几何来示范他的方法是如何工作的。比笛卡尔稍早的F.培根（1561-1626）则强调了经验和 归纳法的重要性。当然我们可以把笛卡尔和培根的思想分别追溯至柏拉图和亚里士多德。怀特海说过：“欧洲哲学传统最确实的一般特征是，它由对柏拉图的一系列 脚注构成。”欧洲近代科学确实在思想和实践上全面继承了古希腊哲学的传统，以致现在有人称古希腊哲学为哲学-科学（陈嘉映《哲学 科学 常识》）。

笛卡尔不仅是欧洲近代哲学的开创人，也是欧洲近代科学的开创者。他的解析几何，运动量的守恒（动量守恒）都在科学史上有重要意义。当然如果我们以牛顿力学 的建立为标志的话，除笛卡尔外还有很多人的名字不得不提，如：哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒和虎克等，牛顿说他是站在巨人的肩膀上的，这还真不是谦虚的 话。讲述科学的诞生和演化，并追踪在此过程中思想和社会的演化是有趣和发人深省的。有助于我们理解什么是科学，特别是对那些不从事具体科学研究但由对科学抱有兴趣的普通人来说，尤其如此。实际上由于近代科学的威力，我们已经能够实现笛卡尔所预言的成为支配自然界的主人翁了。显然科学自古希腊以来一直是西方的显学，而现在更成为全世界的显学，研究科学发生演化的历史对我们理解西方文明和中国的现代化有重要意义。

Science在中文中被翻译为科学。现在，我们仅就中文“科学”两个字做一番望文生义式的讨论：

 “科”的意思是：（1）品级、类别；（2）法律条文；（3）科举制取士的名目。（4）量词，棵。我们发现除（4）外，全部与我们对科学的理解有关。（1）类别提示我们科学是按学科划分不同领域进行研究的，这一点正是亚里士多德曾强调过的，即科学是分领域的，并且在不同领域内有各自的基本原理。如此看来对研究领域的合理划分就非常重要了，过于宽泛野心过大的研究往往是不易取得进展的。品级则暗示科学是分等级的，物理学是最基础的学科，其他学科不可能与物理学相冲突，或说其他学科原则上可还原为物理学。（2）法律条文意味着必须遵守的更高的规定性、逻辑的自恰性和需要一个立法者和解释者。（3）科举举士意味着实用性和显要。

“学”的意思是：（1）学问；（2）学习；（3）学校；即：科学应当是可以传授的，可以习得的知识。因此它就具有某种普遍性，不是某个人私有的能力或洞见，而是能够被大家公认的，都能通过学习（交往）获得的公共性知识。

应当说用科学一词来翻译Science还是相当到位的，体现了科学的原初特征和历史发展。

我们还可从平时如何使用科学这一词汇来研究今天人们心里的科学概念。比如：

1.课本里说：科学的人生观。
2.新闻里说：科学的发展观。
3.论坛里说：中医是科学吗？
4.健康讲座：大蒜防癌科学吗？

总结一下，在这几个例子中，科学指的是：可以信赖的意思。如果作一个替换的话就是：

1.要相信科学，反对伪科学。
2.要相信组织，反对个人主义。
3.要相信上帝，反对异端。
......

由以上例子可见，中文语境下，(1)科学概念有特定政治意味，成为反对或打压某种观点的武器；(2)科学体现出强烈的功利和实用的色彩，正确性和有效性成为科学的重要特征。

通常光源辐射出的是连续谱，如黑体辐射谱就是连续谱的一个例子。但炙热原子气体（如充有某种原子气体的玻璃管放电时）发出有一系列分立谱线的线状光谱，称 为发射线（emission lines）。如让具有连续谱的光线通过某种冷的原子气体，则会在连续谱背景上有一系列的暗线，这是因为白光中有特定频率的光被原子吸收，称之为吸收线 （absorption lines）。

基尔霍夫首先指出相同原子具有相同的发射线，并且发射线与吸收线是吻合的。即发射线或吸收线是原子的指纹，可作为探测元素组成的工具。1862年，法国天 文学家让桑（J P Janssen）在太阳光谱中发现一些来路不明的吸收线；英国天文学家洛基尔（J N Lockyer）把这一现象解释为存在一种未知元素，并为其取名为氦（helium），其词源是希腊语中的太阳（helios），而氦直到1894年才在 地球上被发现。

一个成功的原子理论，应能解释原子的线状光谱，最简单的原子是氢原子，但即便是氢原子的光谱看起来也是相当复杂的。1884年，瑞士中学教师巴尔末（Balmer）为氢原子光谱找到了一个经验公式：

`1/ \lambda = \bar R_H (1/2^2 - 1/n^2)`

这里n=3,4,...，这个公式描述了氢原子光谱中可见光波段内的一个谱线序列。在此基础上人们又发现了一系列其他谱线系列。如：莱曼系（紫外区），帕邢系（红外区），等。这些经验公式，可总结为：

`1/ \lambda = \bar R_H (1/m^2 - 1/n^2)`

这里m, n都是自然数，并满足n>m，m=1是莱曼系，m=2是巴尔末系，m=3是帕邢系等。

1913年，玻尔正在卢瑟福的实验室工作，他基于卢瑟福的核模型，普朗克的量子和爱因斯坦的光子概念解释了氢原子光谱。玻尔的理论基于三个武断的假设，这 三个假设与现有理论（经典力学，经典电磁学）是矛盾的，而且玻尔也没有真正建立一个全新的理论（严格意义上的量子力学要在以后才被建立）。但玻尔的半截子 理论很好地描述了氢原子光谱，说明他引入的“定态”等概念对建立量子力学是非常关键的。

假设1：原子中存在定态，原子在定态时不辐射也不吸收电磁波，玻尔明确指出在氢原子中的定态就是一系列电子围绕原子核的正圆周轨道运动。

假设2：电子在不同定态间可发生跃迁，并通过吸收或发射相应能量的光子以满足能量守恒：`h \nu = E_2 - E_1`

假设3：那么哪些圆周运动才是允许的定态呢，玻尔通过轨道角动量量子化给出：`L = n hbar`。

由以上假设不难看出，玻尔是在经典物理的框架内提出定态概念的，所以玻尔的理论在逻辑上是不自恰的。要避免这种困难，必须把定态概念重新建立在全新的量子力学基础上。

今天如何看待玻尔在物理学史上的地位有点困难，传统上把玻尔看作是量子力学的代言人，玻尔和爱因斯坦对量子力学基本概念的争论曾是很轰动的事件，被认为是 科学家追求真理的象征。但玻尔不是伟大理论的创建者，象爱因斯坦是相对论的创建者，海森堡、薛定谔和狄拉克是量子力学的创建者，这些基本理论的创建者当然 会在物理学史上享有重要地位。如果我们今天讲授量子力学的话，完全可以不讲授玻尔模型，直接讲授量子力学对氢原子问题的求解，从这个角度今天以及未来的物 理学家们将从课本中无时不刻地听到海森堡、薛定谔和狄拉克的名字，但对玻尔几乎一无所知。所以这里存在着两种逻辑，一种是科学发现的逻辑，另外一种是传授 的逻辑。玻尔在科学传授的逻辑中是没有地位的，但在科学发现的逻辑中则是不可缺少的一环。德布罗意正是由玻尔模型得到——波粒二象性——这一建立量子力学最关键的概念。

玻尔的思想有很强的思辨色彩，他从量子力学研究中得到互补性概念，并努力将其推广到物理学之外的领域。但互补性仅在未建立量子力学严密体系时对理解微观物 理学现象有帮助，而一旦建立了量子力学理论体系，互补性在其中并无任何地位。玻尔的哲学思辨某种程度上已经遮蔽了物理的思考，比如玻尔和爱因斯坦的论战 中，爱因斯坦曾抱怨玻尔无法理解自己（参考阅读）。

玻尔以非凡的组织才能和迷人的感召力在他的身边汇集了当时理论物理学界最出色的年轻人，海森堡、泡利、朗道、伽莫夫等都是玻尔的学生。玻尔的组织才能在某种程度上放大了他在物理学史上的地位，而他与爱因斯坦的论战则起到了某种广告效应。

1914年，原子中存在定态的想法被夫兰克-赫兹（做赫兹实验赫兹的侄子）实验证实，但有趣是当时他们并不知道玻尔的工作。

玻尔及其他一些人也尝试推广玻尔模型以适用于更复杂的一些原子（如氦），但都失败了。因此为玻尔模型提供一个更坚实的理论基础，发展出能够一般性地解决原子光谱现象的新力学就成为自然的任务。

参考：玻尔之谜：如何评价玻尔的探索

热现象是与温度有关的现象，在热力学中温度是通过热平衡来定义的。设想将一高温物体置于空腔中，经过足够长时间后，物体和空腔腔壁将达到热平衡。物体和空 腔腔壁间热平衡是通过电磁辐射达到的，热的物体（温度不为0K）能够辐射电磁波本身并不奇怪，设想物质是由分子-原子组成的，分子-原子中都有正电和负电 的部分，粗略看可看作是做无规则热运动的电偶极子的集合，因此热的物体一般而言应辐射出电磁波，这种达到热平衡状态的电磁辐射我们称之为热辐射。热辐射不 会仅包含某特殊频率的光，一般而言应是关于不同频率具有不同强度的电磁波的分布。

显然对热辐射的研究是复杂的，它涉及热学、统计力学、电磁学这三个刚刚在19世纪发展完善起来的新学科，或者说只有在19世纪末，20世纪初关于热辐射的研究才成为可能。这是一个很困难的问题，吸引了很多科学家，特别是德国科学家们。

1859 基尔霍夫（Kirchhoff）利用热力学定律证明了基尔霍夫定律，对平衡态下的电磁辐射，物体表面上任一表面积辐射的能量应等于吸收的能量，即：`r(nu, T)=alpha(nu) e(nu, T)`，否则会发生能量的转移，使热平衡打破。

处在热平衡态下的电磁辐射，应是均匀（空间），恒定（时间）和各向同性的，其能谱密度为`u_T(nu)`是一个与物质无关的普适函数，称为热辐射的标准能谱`u_T(nu)`。

如果照到物体表面的全部能量总能都被物体吸收，则称之为黑体（black body），或绝对黑体，即：`alpha = 1`。此时：`r(nu, T) = c/4 u_T(nu)`，这意味着只需要测量黑体的辐射本领就可间接地测得热辐射的标准能谱。

关于本节的推导，请阅读：量子力学讲义，第二节；或赵凯华等著《新概念物理教程·量子物理》pp1-6；这里的推导很大程度上是基于光子气类比的，即把电磁辐射类比为全部以光速c运动的光子系统。

================第II部分===============
在光子气类比的概念下，即把电磁辐射类比为速度为c，能量`h\nu`的粒子。我们使用三棱镜可把不同频率的光分开，然后用热敏电阻测量特定频率的辐射本 领。如果我们希望测量无规则热运动分子的速率的话，我们把分子束引导出来，然后用快速转动的圆柱体把不同运动速度的分子分开。一般而言，使用光子气类比总 是有益我们理解的。

黑体辐射谱的实验规律可总结为：
（1）维恩位移定律，`\lambda_m T = C`，即在黑体辐射谱上存在最大值，当温度升高时黑体辐射谱上最大值向短波（高频）方向移动。这本身并不是一个罕见的现象，当我们观察高温的炉子时（如太 上老君炼丹的炉子），随着温度的升高，炉子的颜色会按：赤橙黄绿青蓝紫，即光的最强部分将由长波向短波方向移动。作为一个练习，我们也可分别计算 6000K（太阳表面温度）和310K（人的体温）时分别对应的`\lambda_m`是多少。

（2）斯特藩-玻尔兹曼定律，即总辐射本领：`R(T) = \sigma T^4`，我们这里要注意辐射本领r是单位波长、单位时间、单位面积通过的能量，所以总辐射本领R还需对黑体表面积做积分才能得到单位时间通过的能量（即功率）。

利用斯特藩-玻尔兹曼定律我们可以做如下有趣的计算：假设太阳和地球都是黑体，已知太阳表面是6000K，估算地球表面的温度是多少。（计算过程请参考：Wiki: Black Body，计算结果为260K，有点偏小，但考虑到地球表面存在温室气体，地表温度实际上要比260K高。）

这 个计算的意义是告诉我们，如果地球存在C基生命（即象我们人一样的生命），就必须处在冰点（273K）以上，同时温度又不能太高，因为我们这样的生命都是 以液态水存在为前提的。这样我们就可通过定量的计算说明只有拥有象太阳这种恒星，在象地球这样的行星上才可能产生我们这种生命。

关于黑体辐射实验规律的理论解释：
（1）维恩公式，只适用于高频；
（2）瑞利-金斯定律，只适用于低频，对于高频而言能量是发散的，称之为紫外发散。

根据维恩公式和瑞利-金斯定律，普朗克使用内插法得到了一个经验公式，很好地描述了黑体辐射谱的实验规律。但普朗克不满足于一个经验公式，试图找到对普朗克公式的理论解释。

在普朗克的时代，光被认为是电磁波，被麦克斯韦方程组很好地描述，因此设想光是粒子是不可能的。实际上普朗克也没有提出光子概念，他只是假设物质在发射和 吸收光时，只能以一份、一份的方式进行，而这一份称之为量子（quanta），`h \nu`。光子概念的明确提出要等到爱因斯坦解释光电效应的时候。

在普朗克的光量子假设下，利用电动力学和统计力学对理想导体谐振腔进行推导，即可推出普朗克公式。

A.费曼论原子假说 

原子概念是物理学中非常重要的概念，这可从费曼的一段话看出：

If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generation of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic  hypothesis that all things are made of atoms-little particles that

move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another.

In that one sentence, you will see, there is an enormous amount of information about the world, if just a little imagination and thinking are applied.

费曼的意思是说如果因为某种灾难，人类所有的知识都被毁灭了，假如我们有机会告诉未来的文明一句话，用最少的词汇传达最多的信息，费曼的选择是原子假说（Atomic Hypothesis）。

费曼以此来强调原子概念在物理学中的重要地位，但我们知道原子假说早在2000多年前的古希腊就被当时的哲学家们提出。

B.古希腊原子假说 

古 希腊哲学中重要的问题是解释物质和运动（变化）。泰勒斯（生活于585BC）用水，恩倍多克勒（492BC-432BC）提出了水、火、土、气“四元素 说”，后来又补充了以太，作为构成天体和精神的第五元素。阿那克萨戈拉（生活于500BC-428BC）不同意把物质和运动仅归于四种元素这种想法，提出 存在无数种元素，称之为种子，种子很小，小到看不见，只能通过大脑来设想。面包里有面的种子，肉的种子，人吃了面包就能长身体，面包的种子就变成了人身体 的结构。

种子说再进一步就是原子说，德谟克利特（生活于460BC-370BC）提出了原子概念，原子就是不可分的意思（indivisible），原子很小，在虚空中运动。通过原子的排列组合及聚集状态就可解释物质的性质和状态，如气就是分散状态的，水则是汇聚状态的。

古希腊的原子假说是基于思辩基础上的，虽然能解释一些经验事实，但并无任何实验或经验基础。原子说提出后，并没有获得当时人的认可，比如苏格拉底和亚里士多德（384BC-322BC）等都曾对原子说提出过自己的反驳甚至嘲笑。

C.近代原子假说 

近代原子假说是在近代化学和热学（包括分子运动论）发展基础上的，不同于建立在思辩基础上的古希腊原子说，近代原子说是建立在实验基础上的。

1662 玻意尔（Boyle）发现气体定律（gas laws）；1738 伯努立（Bernoulli）用分子运动论解释了气体定律。气体分子运动论是19世纪的重要科学工作，克劳修斯、麦克斯韦和玻尔兹曼等都曾对分子运动论有重要贡献。分子运动论可总结为：

1.气体是由大量分子构成的，分子相互间及分子与器壁间发生弹性碰撞；
2.相同气体的分子完全相同，分子本身比分子之间的距离要小得多；
3.气体的温度与分子的平均动能成正比。

在分子运动论发展的同时，近代化学也发展起来了。化学中的倍比与定比定律也可用物质的原子假说来解释。

1801 普劳斯特（Proust）发现了定比定律（definite proportions）；1807 道尔顿（Dalton）发现了倍比定律（multiple proportions）。1808 道尔顿用原子假说解释了倍比与定比定律。

1808 盖吕萨克（Gay-Lussac）发现两种气体反应生成第三种气体时，三种气体的体积符合简单整数比例。1811 阿佛加德罗通过严格区分原子、分子概念对盖吕萨克定律进行了解释。

1827 布朗发现悬浮在液体中的微粒会做无规则运动——布朗运动，这后来成为人们接受分子-原子论的重要实验证据。

阿 佛加德罗将0摄氏度，1标准大气压下，22.4升纯净气体包含物质的量定义为1摩尔（mole），其中包含相同气体分子的个数定义为阿佛加德罗常数 （`N_A`）。阿佛加德罗常数可以被多种实验测定，1865 洛希密脱（Loschmidt）给出了第一个数值。1907 佩林（Perrin）通过测量悬浮液体中微粒的布朗运动给出了相当精确的数值：`N_A = 6.022 times 10^23 mol^{-1}`