我們是如何知道原子的存在的

克里斯·巴拉尼克+張桐

原子很小，真的非常小。你可能聽說過，大千世界都是由微小的原子構成的。你或許也知道，我們無法用肉眼看到它們。但原子確實存在，并與每樣事物發生相互作用，構筑了我們的世界。

然而，對大多數人而言，知道這些遠遠不夠。科學的榮耀之處在于，它總是通過實際觀測來發現宇宙的奧秘。那么，我們如何得出原子確實存在的結論呢？對這些微小的結構，我們究竟了解多少呢？

要證明原子的存在似乎非常簡單：只需要在顯微鏡下觀測就可以了。事實上，這個方法并不奏效，因為即使用最強大的光聚焦顯微鏡，我們也無法看到單個原子。物體之所以可見，是因為它能夠反射可見光波。但原子遠遠小于可見光的波長，因此無法反射可見光。換句話說，原子對光而言是不可見的。但是，原子能對另外一些事物產生可觀測的影響。

1785年，荷蘭科學家揚·英格豪斯正在研究一個他無法理解的奇怪現象。在他的實驗室里，煤粉中的一種微小粒子在酒精表面亂飛。

大約50年后的1827年，蘇格蘭植物學家羅伯特· 布朗也描述過與之相似的情況。在他將顯微鏡對準花粉粒時，發現

一些花粉粒釋放出微小粒子，這些粒子隨機地四散開去。

起初，布朗懷疑這些粒子是某種未知的微生物。于是，他用其他物質（如巖石塵埃這樣的無機物）替代花粉粒重新進行實驗。然而，他看到了相同的奇怪運動。

科學地解釋這一現象用了將近一個世紀。愛因斯坦發展出一套數學公式，能夠預測這一特定類型的運動。……