关于原子论

原子论，确切地说是化学原子论，曾经是现在仍然是化学中的基本理论之一。对于原子论，我们可以从两种既相区别又相联系的不同角度去观察。这两种角度就是化学的角度和哲学的角度。

从化学角度观察化学原子论，可以提出这样一些问题：什么是原子，它有什么性质，原子在物质组成和化学变化中扮演什么角色，原子如何形成分子等。化学原子论对这些问题作出了明确回答。例如，依据道尔顿提出的化学原子学说，原子是元素的最终组成，原子是不可见的，是既不能创造也不能毁灭的，原子是不可再分割的基本微粒，它们在一切化学变化中保持其本性不变；原子有形状、质量和其他性质，每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征；同一元素的原子，其形状、质量及各种性质都相同，不同元素的原子，其形状、质量及各种性质不同；不同元素的原子以简单数目的比例相结合，形成化学中的化合现象，如此等等。所有这些，都属于化学原子论的具体化学内容。

道尔顿依据当时的认识水平，对于不同原子之间相互结合提出了假设。他提出：如果 1 个 A 原子和 1 个 B 原子生成一个 C 原子，这个 C 原子是个二元化合物；如果 1 个 A 原子和 2 个 B 原子生成 1 个 D 原子，这个 D 原子是个三元化合物；等等。这些假设中包含着合理的因素，如指出了原子按一定比例相结合，依据道尔顿采用的概念，简单原子按一定比例结合成复杂原子； 同时也包含着许多不确切和不正确的内容，如没有分清原子和分子（或化合物）概念，把化合物称为复杂原子，对原子之间结合比例的规定，带有主观武断的性质，缺乏实验证据，等等。但是所有这些，无论是合理的因素还是不确切或不正确的内容，都属于化学原子论本身的问题，都属于化学假说的范围。在这里只有正确和错误（或者说相对真理和相对错误）、确切和不确切之分，没有唯物主义和唯心主义可言，即使道尔顿提出原子相互结合原则时有些“主观武断”，甚至是想当然，也是受当时历史条件的限制不得已而为之，或者确切地说，由于历史条件的限制，即由于化学资料的积累还不足以概括出科学的理论，对原子之间相互结合的数量关系还缺乏科学的认识， 可是迫于实际需要又不得不对原子间相互结合原则提出一定看法，于是，道尔顿只能提出猜测和假定，不这样做就不能推动认识的发展。正如恩格斯所指出的：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得直到现在对和它同类的事实的说明方式成为不可能的了。从这一瞬间起，就需要新的说明方式——它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一个，修正一个， 直到最后纯粹地建立起定律。如果人们要等待建立起定律的材料纯粹化起来，那么这就是在此以前要把运用思维的研究停顿下来，而定律也就因此永

远不会出现。”①作为猜测和假设，它本身就存在两种可能：猜对了或猜错了。我们不能因为道尔顿猜错了就说他的“猜”（即假设）是唯心主义的，也不能因为他猜对了就说他的“猜”是唯物主义的。

从哲学角度看待化学原子论，可以提出这样一些问题：原子是不是客观实在，是不是物质的一种具体形式，原子是物质的最基本的粒子还是物质结构中的一个层次，原子是可变的还是不可变的等。这些问题无疑与化学原子学说密切相关，因为原子是否客观存在，是否可以变化等，也是对原子的一种认识，或者说是对原子性质的一种看法；同时，又超出了化学原子学说本身的范围，成为化学中具有哲学意义的问题了。为什么呢？这是因为，原子是否客观存在的问题，已经涉及到思维和存在的关系了，这个问题的实质在于，原子概念（思维中或理论中的原子）和客观的原子（作为客观实在的原子），哪个是本原的，哪个是派生的。具体地说，是客观实在通过曲折的过程在人们的头脑中获得反映，从而形成原子概念呢？还是在世界上本来就不存在原子，只不过是人的头脑先想出了原子概念，然后强加于自然界呢？或者人们想出原子概念只是为了解决问题的一种方便手段。所有这些问题可以用一句话来概括，这就是原子的客观性问题。这个问题，与化学（和物理学） 研究密切相关，它是化学（和物理学）研究的出发点和建立理论的基础，又不再仅仅是化学（和物理学）本身的问题，或者甚至可以说，已经不是化学

（和物理学）的问题，而是化学（和物理学）中的哲学问题了。因为化学（和物理学）只是把原子的客观性作为潜在的前提，而对它不作具体讨论。从哲学方面看，原子是否具有客观性的问题，则是一个重要的、原则性的问题。在哲学上，从不同的哲学立场出发，对这个问题作出了不同的回答，于是发生了哲学观点上的分野：承认原子是客观存在的，原子概念是对客观实在的反映，属于唯物主义观点；坚持与此相反的观点，属于唯心主义观点。

在原子论发展史上，一些化学家，如道尔顿、盖吕萨克（Gay·Lussac）、李比希（Liebig）等，认为原子是客观存在的；另一些化学家，如荷兰的范特霍夫（Von’t Hoff），虽然在化学研究中提出了碳的四面体模型，开创了立体化学新领域，但是，他却认为，原子、分子和四面体本身的存在都是值得怀疑的，凯库勒（F·A·Kekule）明确提出：“从哲学观点来说，我不相信原子的实际存在”①；还有的化学家认为原子和分子是否存在是不可知的。总起来说，对于原子（包括分子）是否客观存在，在哲学观点上分为三派， 或分属三种不同的观点：唯物主义、唯心主义和不可知论。

科学的历史表明，反对原子的客观性，甚至从根本上反对原子论，在 19 世纪曾经成为一种思潮，其矛头曾被引向传统的自然科学唯物主义。反对原子论的代表人物之一，是著名的化学家和物理学家奥斯特瓦尔德

（F·W·Ostwald），他于 1895 年提出“唯能论”，并企图用“唯能论”克服科学中的唯物主义。

关于原子是否客观存在的争论，随着实验和理论的发展于 20 世纪得到了解决。1905 年，爱因斯坦（F·Einstein）写了《分子大小的新测定法》和

《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》等论文，指出只要这里所讨论的这种运动连同所期望的有关它的规律性，实际上能够被观测

① 恩格斯：《自然辩证法》，于光远等译编，人民出版社，1984 年版，第 117 页。

① 中科院科学史所近代科学史研究室编：《20 世纪科学技术简史》，科学出版社，1985 年版，第 34 页。

到⋯⋯精确测定原子的实际大小也就成为可能的了，在后一篇论文的最后一节，即第 5 节，他从求出在时间 t 内粒子在 x 轴方向上的位移的平均值得到一个公式：

λx = •

取 N 为 6×10²³，选取 17℃的水作为液体（K=1.35×10^-2），而粒子的直径 P 为 0.001 毫米，求得λx＝0.8 微米。他指出：“反过来，所求得的这个关系能够用来测定 N。我们得到

1

N = ₂

x

RT

• 3πKp

但愿有一位研究者能够立即成功地解决这里所提出的、对热理论关系重大的问题。”①*

爱因斯坦论文发表后，许多物理学家对爱因斯坦的理论进行实验验证， 1908 年法国的佩兰（Perrin）发表了关于检验布朗运动理论的实验研究的四

篇论文， 1909 年又发表《布朗运动和分子的实在性》一文。佩兰依据爱因

斯坦提出的公式，选取大小相同（在半径为 2.12—57.5 的范围内）的藤黄粒子和乳香粒子做了一系列实验，测定它们在水中布郎运动位移，算出 N 的平均值等于 6.4×10²³ 。他利用刚刚问世的超显微镜观察藤黄粒子的竖向分布，发现用大小相等的藤黄粒子制备的悬浮液中，这些粒子也像空气一样做竖向分布，槽底的粒子数多，上面的粒子数少，依据测高定律公式

1n n0

ni

N

= RT

求得 N 值为 6.0×10²³。佩兰又用大小相差很大的粒子做实验，

所得结果皆与分子运动论的推测相符合，证实了分子的真实性应与可直接观察到的粒子一样。

1908 年 11 月，奥斯特瓦尔德在《普通化学大纲》第四版序言中改变了对原子、分子客观性所持的否定态度，他写道：“我完全清楚地认识到，不久前我们已经有了实验证据，证明物质的分立的或颗粒状的本性——这样证据原子假说寻找了一百年甚至一千年都未曾找到，一方面，通过 J·J·汤姆孙长期杰出的工作，完全成功地离析出并计数了气体离子；另一方面，通过一系列研究，最后由佩兰最完满地证明了布朗运动符合于分子运动假说的要求，这就使得连谨慎的科学家也有充分理由可以谈论关于充满空间的物质原子性组成的实验证据了。原子假说由此提高了地位，成为一种基础巩固的科学理论，并有权要求在用来介绍我们普通化学知识现状的教科书中占有一席之地。”①

恩格斯说得好，对唯心主义不可知论“哲学上的怪论的最令人信服的驳斥是实践，即实验和工业。”②科学实验驳倒了在原子客观性问题上的唯心主义和不可知论的观点，证实了唯物主义观点。

在原子论中，除了关于原子客观性这个问题以外，还有一些问题，如原子是可分的还是不可分的，原子是可转化的还是不可转化的，等等，既是具

① 《爱因斯坦文集》，范岱年等编译，商务印书馆，1979 年版，第 2 卷，第 72、82 页。

① 中科院科学史所近代科学史研究室编：《20 世纪科学技术简史》，科学出版社，1985 年版，第 37 页。

② 《马克思恩格斯选集》，人民出版社，1972 年版，第 4 卷，第 221 页。

体科学（化学和物理学）要研究和解决的问题，同时也涉及哲学观点和哲学思想问题，在这些问题上反映了形而上学和辩证法的对立。