物質是怎樣構成的

曾昭掄

我們所處的世界，存在著有成千成萬的東西。究竟是怎樣構成的呢？自從很早的時候起，哲學家和科學家，就對這點發生了興趣。有些樣子與功用不同的東西或物體（例如一張本桌子和一張木板橙），顯然是由同樣的材料或物質造成的。但是表面顯然是不同的物質，并不一定就互不相關。

關于物質的構成，有兩個最基本的問題必須考慮。第一個是，世界上所有物質，究竟是由少數若干種基本物質所構成；還是根本就有許多種彼此獨立的物質存在？第二個問題是，物質究竟是什么東西構成的？

這兩個問題，在兩千多前以前，古代希臘哲學家，都曾考慮過。關于第一點，人類的心情似乎不容易接受自然界是過分繁雜與無系統的概念，所以很早人們就想到，世界上只存在有少數基本物質；其他各種物質，則系由這些拼合而成。此等基本物質，希臘哲學家稱之為“元素”。他們所辨別的元素。計有水，火，土，氣四種。這點與中國以前所信金、木、水、火、土、五行之說，是相近似的。不過古代希臘與中國所相信的元素，不符具體。到了十八世紀下半世紀，實質的（眼睛可以看見的）元素開始被確認。不同元素合并而成的物質，則稱為化合物。十九世紀初年原子學說發達以后，元素一一確定，其數目亦漸行增加。到了現在科學家所認識的化學元素，一共有九十六種，此等元素，計有二百八十幾個安定的同位素，和七百多個放射性同位素。至于化合物方面，已知者已達一百萬種以上（這數目還在繼續迅速增加中），其中絕大部分為有機化合物（碳化合物），后者又大部分是用人工方法，在實驗室中綜合成功的。關于物質最后是什么東西構成的問題，古希臘哲學家中，存在著一種爭辯：一個學派，認為物資是可以無限分割的；另外一派，則認為物質將其細分下去，分到一種最后的大小，就不能再分。這種不能再分的東西，希臘哲學家把它叫作“原子”，這就是近代原子學說的先驅。不過主張此種事說的希臘人，并沒有能拿出事實的根據，來證實這種學說，所以在當時此說始終限于哲學推想的階段。到了一八○八年，英國化學家達爾頓，方始根據實驗結束，創立近代的原子學說。我們今日所信奉的原子學說，基本還是以達爾頓學說為出發點。但是在這一個半世紀當中（尤其是在最近六十年內），關于原子的知識，有了驚人的進步。我們認識原子本身的構成，也是相當復雜的（由中子質子、電子等構成），而且在適當情形下，一種原子可以變為另外一種，因此，所謂原子不可分說便又站不住了。