原子构成万物是宇宙结构的美 ——原子随笔之二

人类很早就在寻找宇宙万物的组成.古希腊最早的唯物论派从物质世界的内部寻找宇宙万物的本源,认为宇宙万物都由"种子"组成.德谟克利特在这种"种子"思想基础上,提出了宇宙万物是由原子组成的猜想.     

原子构成万物是字宙结构的美——原子随笔之二

人类很早就在寻找宇宙万物的组成，古希腊最早的唯物论派从物质世界的内部寻找宇宙万物的本源，认为宇宙万物都由“种子”组成，德谟克利特在这种“种子”思想基础上，提出了宇宙万物是由原子组成的猜想．稍晚的古希腊伟大哲学家亚里士多德提出了万物皆由土、水、气和火四种元素构成，中国古人也在寻找这个问题的答案：春秋时出现的五行说，提出宇宙万物都由金、木、水、火、土5种元素组成；西汉哲学家杨雄把“玄”看作是生天生地的宇宙本体；东汉著名思想家王充认为“天地施气，自然化生万物”，认为宇宙万物本源是“气”。     

学部委员唐孝威教授主持 原子模型的建立和发展

 古代哲学家在以往漫长的岁月中对物质的结构有过许多设想.他们中具有代表性的是古希腊的留基伯(Leueippus)和他的学生德谟克利特(Dmocrituse),被称为古原子论的奠基者.他们认为物质是由简单的不可分割的基本单元--原子组成.这种朴素的思想虽属机械唯物论,却是原子论的萌芽.如今世界上通常使用的原子一词,就沿用了古希腊的atoma(原意是不可分割的).在古印度将原子称为anu(意为微小).在我国战国时期的墨家称为“端”,意思是组成物质的不可分割的最原始的东西;而名家称为“小一”,认为“小一”这东西不再有内,也就无法再分割了,即为最原始的微粒.     

学部委员唐孝威教授主持 原子模型的建立和发展

古代哲学家在以往漫长的岁月中对物质的结构有过许多设想.他们中具有代表性的是古希腊的留基伯(Leueippus)和他的学生德谟克利特(Dmocrituse),被称为古原子论的奠基者.他们认为物质是由简单的不可分割的基本单元——原子组成.这种朴素的思想虽属机械唯物论,却是原子论的萌芽.如今世界上通常使用的原子一词,就沿用了古希腊的atoma(原意是不可分割的).在古印度将原子称为anu(意为微小).在我国战国时期的墨家称为“端”,意思是组成物质的不可分割的最原始的东西;而名家称为“小一”,认为“小一”这东西不再有内,也就无法再分割了,即为最原始的微粒.     

邮票上的物理学史B28--原子论的确立

原子论最早是由古希腊哲学家德谟克利特(邮票见本专栏第一篇"古希腊时期")提出的.他认为,万事万物都由原子和虚空组成.原子既不可分,也不会变,并且没有内部组成.不同元素的原子不同.它们以机械的嵌合方式结合,构成万物.各种物体及其属性的差别归结为组成它们的原子的数量不同.这个理论带有朴素唯物论的色彩.伊壁鸠鲁继承和发展了德谟克利特的原子论,他的原子可以有内部组成,但仍是不可分的.罗马的卢克莱修的长诗<论物性 >系统地阐述和宣扬了伊壁鸠鲁的原子论.     

物质微观结构的层次

可以说有史以来人类就在不断地思索:我们周围那丰富多彩的大自然是怎样构成的?支配着它的基本规律是什么?在科学技术不发达的古代,人们很难找到这些问题的答案。于是,不得不求助于宗教。产生了如“盘古开天”、“上帝造人”之类的神话。但另一方面,也有一些古代科学家和哲学家,以物质为基础来寻求自然界的客观规律。例如,我国在商周之际就出现了具有朴素唯物自然观的阴阳说和五行说,认为水、火、木、金、土这五种东西是万物之本。在古希腊,也有一种学说称火、土、水、气是自然界的四种独立元素,由它们组成其它一切物质。这些思想的共同点,就是认为多种多样的物质是由少数东西构成的。约在公元前400年希腊哲学家德谟克利特更明确提出,物质是由极小的不可再分的粒子构成的。英语中的atom(原子)一词,就来源于希腊语,含义是“不可再分之物”。但在当时,这种假说只停留在哲学的思辩阶段,无法从实验上证实原子的存在,更无法了解其具体属性。 直到近代,自然科学发展起来后,于19世纪初,道尔顿和阿伏加德罗先后发展了原子和分子的概念。1896年,门捷列夫发现了元素的周期律,表明原子论确实反映了物质内部结构。这样,直至上世纪末本世纪初。人们认为已找到了组成自然界各种物质的最小     

邮票上的物理学史——原子论的确立

原子论最早是由古希腊哲学家德谟克利特 (邮票见本专栏第一篇“古希腊时期”)提出的 .他认为 ,万事万物都由原子和虚空组成 .原子既不可分 ,也不会变 ,并且没有内部组成 .不同元素的原子不同 .它们以机械的嵌合方式结合 ,构成万物 .各种物体及其属性的差别归结为组成它们的原子的数量不同 .这个理论带有朴素唯物论的色彩 .伊壁鸠鲁继承和发展了德谟克利特的原子论 ,他的原子可以有内部组成 ,但仍是不可分的 .罗马的卢克莱修的长诗《论物性》系统地阐述和宣扬了伊壁鸠鲁的原子论 .文艺复兴后 ,原子论也得到恢复 .对早期原子论做出重要贡献的…     

技术和理论研究相结合的阿基米德

在灿烂的古代文化长河中 ,中国、埃及、巴比伦、印度被誉称为东方的文化中心 ,西方是古希腊 .在与东方文化中心相辉映的古希腊文化发展中 ,产生了许多世界著名的科学家、哲学家、思想家 ,产生了一大批“智者”、“圣贤”.他们大都是理论研究与实践结合的成功典范 .在自然科学领     

“猜”出来的方程:薛定谔方程和狄拉克方程

正(一)薛定谔方程薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动的基本方程;薛定谔方程之于量子力学,相当于牛顿运动定律之于经典力学。我们知道,"万物由原子构成",那么,原子是怎么运动的呢?还有,原子是否可以再分?如果可以再分,那原子内部是怎么运动的呢?薛定谔方程就可以描述这些运动。让我们先来看看薛定谔方程长什么样:     

2018年粒子物理学热点回眸

 自从文明诞生之日起，人类便一直在探寻这个世界到底是由什么构成的，它又是以怎样的规律运转的。3000多年前的古中国，人们曾经认为世界是由金、木、水、火、土这5种元素组成。公元前6世纪，古希腊哲学家提出了物质是由基本粒子组成的猜测。1802年约翰·道尔顿正式提出所有物质是由原子组成的理论。到了20世纪，随着近代物理学的发展和技术的进步，人们逐渐具备了深入理解原子的能力，了解到原子是由更基础的粒子组成的，并且能够定量地研究其相互作用力。在人类文明史中，物质的基本组成及其相互作用始终是人类认知领域最前沿的问题，而粒子物理学便是当代物理学中研究这个基本问题的分支。     

微观世界的研究——谈高能物理的现状

 高能物理又名粒子物理,研究物质的最基本的组成部分,也就是微观世界的粒子的性质及其相互作用、运动规律.物质究竟是由什么基本的东西所组成的,这是人类自古以来就探索的一个问题.两千多年前我国春秋、战国时代流行“五行”学说,认为世界万物都是由金、木、水、火、土五样东西所组成的.同时代的希腊哲学家提出了“原子”假说,认为万物都是由非常微小的、不可再分割的微粒所组成的,把这种微位叫作“原子”,希腊文原意是不可分割的意思.     

古希腊物理学简史

 科学肇始于古希腊思想家富于创造性的头脑,虽然世界各民族在更早的时期积累了一些有关自然界的知识,但古希腊在人类历史上首次提出理性自然观,用自然的方式去解释实在,并试图把握自然界的规律．德国学者策勒尔评价道：“他们为哲学思想,并且,……在相当大的程度上为自然科学,构成了基本观念,后来整个欧洲的哲学和科学,都是在这些基本观念之内活动并至今仍在运用它们．”提出问题万物是由什么组成的？千变万化、纷繁复杂的世界能否看成单一实体的不同表现？或者万物的本源是什么？历史上第一个提出并回答这个问题的,是距今２６００年前古希腊爱奥尼亚学派的创始人泰勒斯．     

质量的多样性及有关的一些问题

一、质量的多样性1.惯性质量和引力质量 “质量”这一概念是1687年牛顿在他的名著《自然哲学的数学原理》一书中明确提出来的.牛顿写道:“物质之量,以其密度及体积联合度之”、“此项物质之量,以后我们将以物体或质量名之”.按照牛顿的看法,物质的量或质量是绝对不可入的原子所带有的,某一物体的体积内容纳的原子愈多,物质的量就愈大;原子在物体中徘列愈密,原子就愈多,物体就含有更多的物质的量.仙还认为构成物质的原子具有不可入性、惯性、引力等不变的基本属性.其中惯性概念是由牛顿第一定律引入的,惯性的大小则通过牛顿第二定律表现出来.…     

邮票上的物理学史43——玻尔和原子模型

原子的希腊文(ατομ)本义是"不可分割的",原来是把它看成一种不可分割的基元实体,因此没有内部结构可言.1897年J.J.汤姆孙发现电子之后,人们认识到,原子还有内部结构,是可分的,原子中含有电子,中性的原子应当由带负电的电子与等量的正电荷组成.问题是,原子中含有多少个电子?正电荷在原子内又以什么形式分布? 对于第一个问题,直到1906年,J.J.汤姆孙才从X射线散射实验发现,一个原子中的电子数等于该元素的原子序数.在此以前,人们不知道一个原子中到底有多少个电子,一个有代表性的看法是,金斯在1901年估计氢原子中大约有700个电子,其他元素的原子中的电子数随原子量递增.     

关于原子(离子)的磁性问题

按现代磁学的观点,磁性可大致分为原子磁性和连续介质磁性.前者指物质的独立粒子的磁性,后者指相互作用的原子(分子)所组成的凝聚态的磁性.虽然宏观的连续介质的磁性不可简单地归之于原子的磁性,但是原子磁性却是一切物质磁性的基础,因此在原子物理学中对原子磁性做一介绍是十分必要的[1]. 虽然在两千多年前,我国春秋时代的著作《管子》中已经有了关于物质磁性的记载,但是直到原子物理特别是量子力学建立之后,才算真正有了现代磁学.原子物理重要成就之一是确认了一些基本粒子(如电子、质子、中子等)是物质磁性的基本携带者.这些基本粒子除了…     

对反物质进行光谱测量的实验进展

 激光被首次用来成功制造出反氢原子,这样就可以对反物质原子进行精确的光谱测量。哲学家威廉·詹姆斯说过:“如果你想推翻所有乌鸦都是黑的这个论断,那么不必证明它们都不是黑的,只要你找出一只白乌鸦就足够了。”同样,如果你想检验所谓的CPT定理--根据CPT定理,一个由反物质构成的世界其行为与一个由物质构成的世界完全相同,所以你也不必制造出整个“反物质世界”。只要能够证明反原子有一次发生跃迁的频率值与相应的原子在同样的跃迁中频率值不同,证据就非常足够充分了。     

原子光纤中物质波演化的唯象描述

近来,基于原子光学微结构制作技术的原子集成操作已经能在很高精度上捕陷与导引原子.最近,Luo等人在实验上实现了所谓的原子光纤技术(原子物质波沿着一个25微米长的螺旋型波导走完了完整的两圈路径).本文替该弯曲原子光纤中物质波的时间演化过程提供了一个唯象描述,主要讨论了三个相关问题:(i) 有效哈密顿量的构造;(ii)获得描述弯曲原子光纤中物质波的波函数;(iii)证明该物质波函数恰好是原子动量算符的本征态,表明该唯象模型是自洽的.我们认为本文的唯象模型对于所谓的"原子光学"的研究是有一定意义的.     

1766年9月6日:近代原子论先驱——道尔顿的诞生

 原子论的概念早于公元前约500年前即由古希腊哲学家路希伯斯(Leucippos)和德谟克利特斯(Democritus)师徒提出,说明万物皆由极小且不可分割的质点所组成。     

氦原子(n1sn2p)组态精细结构的解析计算

以双电子原子精细结构哈密顿的球张量形式和二价原子的非相对论性能级结构理论为基础,借助不可约张量理论,导出了氦原子(n1sn2p)组态精细结构能级的解析表达式,在这一过程中,完成了所有的角向积分和自旋求和计算,其结果用若干个径向矩阵元形式来表示.     

类晶体生长新方法

<正>化学家确定晶体是一种内部原子规律性重复排列的材料。但在1982年,海法市以色列理工的材料学家特曼(Daniel Shechtman)发现,一种铝和锰的合金也有规律的原子顺序,但是在一种模式下排列顺序却不可重复。这种"类晶体"迫使化学家改写教科书,而特曼也因此获得2011年的诺贝尔化学奖。自这个早期发现后,自然界也找到了类晶体,工程师研制了各种各样的类似材料用于剃须刀片和炊具