原子论的创立

但是，无论是原子说还是微粒说，都只是一种猜测，近代化学的物质结构学说需要有可靠的实验事实、精确的定量分析、合理的逻辑论证。

这首先是由英国化学家道尔顿完成的。他所创立的科学的原子论，对化学、物理学乃至整个科学都产生了极为深远的影响。

约翰·道尔顿于 1766 年 9 月 6 日出生在英国坎伯兰郡一个穷乡僻壤的茅

屋里。父亲是个贫苦农民兼做织工，由于收人微薄还要养活 6 个子女，家庭经济相当困难。

尽管家境贫寒，在道尔顿 6 岁时，父母还是想方设法让他上了本村小学。道尔顿好学深思，成绩优秀。对于一些难题，一般学生在做不出来时，就去请教老师了。但道尔顿有股韧劲，解不出难题决不罢休。

有时候，为了一个难题，道尔顿要思考几天，老师便想指点一下，道尔顿说：“请不要帮忙，我一定要自己做。”因此，道尔顿深受老师的喜爱，弗莱彻先生称赞说：“在这些孩子中间，就思想的成熟而论，谁也比不上道尔顿。”

几年后，由于家里实在交不起学费，道尔顿被迫辍学。但热爱学习的道尔顿仍然不时地去学校旁听。

道尔顿在 12 岁时担任本村小学的教师，一边教书，一边从事田间劳动。

1781 年，15 岁的道尔顿外出谋生，来到肯代尔镇，在他表兄办的中学担任教员。在教学之余，他发奋读书，无论是数学、物理，还是哲学、文学，他都爱不释手，广泛阅读。

1793 年，道尔顿受聘到曼彻斯特一所新学院，讲授数学和自然哲学。这一年，道尔顿第一部科学著作《气象观察和研究》在曼彻斯特出版。

在这部著作里，道尔顿分析了云的形成、蒸发过程和大气降水量的分布等，总结了他的观测结果，对气象学的形成和发展，起了一定的启蒙作用。

这部著作的出版，使年仅 27 岁的青年教师道尔顿引起了科学界的重视。在曼彻斯特期间，道尔顿教学负担繁重，又缺乏实验室，妨碍了他对自

然界的科学探索。1799 年，道尔顿毅然辞去了教授职务，以当家庭教师为业，过着清贫的生活，在科学的道路上不断地探索、研究。

道尔顿原子论的建立是从对混合气体扩散的考察开始的。

道尔顿说：“由于长期做气象记录，思考大气成分的性质，我常常感到奇怪，为什么复合的大气，两种或更多种弹性流体的混合物，竟能在外观上构成一种均匀体，在所有力学关系上都同简单的大气一样。”为了了解混合气体的组成和性质，他开始了气体和气体混合物的研究。

1801 年，道尔顿在一组论文中认为，各地的大气都是由氧、氮、二氧化碳和水蒸汽四种主要物质成分的无数微粒或终极质点混合而成的。

混合是怎样发生的呢？道尔顿指出，气体混合物的形成是因为气体彼此扩散的缘故。

通过一系列的实验，道尔顿总结出物理学上的气体分压定律：混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和，而每一组成气体的分压力等于该气体独占混合气体原有体积时的压力。这个定律被称为“道尔顿分压定律”，至今仍被广泛应用。

正是从这里出发，使道尔顿最终走向了有关物质结构和化学反应的原子论道路。

1802 年 11 月，道尔顿在曼彻斯特学会上宣读了他的第一篇化学论文《组成大气的几种气体或弹性流体的比例的实验研究》，揭示了元素化合存在着某种数量关系。

元素化合时为什么会表现出这种数量关系呢？要解释这个问题，必须揭开物质构造的秘密。

道尔顿在研究气体时，提出过微粒的思想。他又想到古希腊的原子论，它认为一切物体都是由不可再分的原子构成的，原子小到不可计量，但是形状、大小和排列都是不同的。

把两者联系起来，道尔顿觉得物质应该是由微粒或者是由原子构成的，但是必须加以证明，才能成为科学的理论。

道尔顿最先提出原子量的概念。他以实验为依据，认为物质一定由原子组成，而且原子有一定的大小和质量。但原子的绝对质量非常小，不可能直接测量。于是他把最轻的氢原子的质量规定为 1，并以此为标准来测定其他原子的相对质量，这种相对质量即元素的原子量。

道尔顿最早规定的一些元素的原子量记载在 1803 年9 月 6 日的工作日记上，后来他又增补了一些元素的原子量，并对原来的一些原子量数值做了修订。

道尔顿算出的原子量实际是元素的当量，算出的数值也不够准确。但他提出的原子量概念使过去模糊不清的原子观念有了比较明确的定量依据，并促进了原子量测定工作的普遍开展。

恩格斯说：“在化学中，特别是由于道尔顿发现了原子量，现已达到的各种结果都有了秩序和相对的可靠性。已经能够有系统，差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻，就像计划周密的围攻一个堡垒一样。”

1803 年 10 月 18 日，道尔顿在曼彻斯特“文学哲学学会”上，首次报告了他的化学原子论的要点：

化学元素的最终组成是看不见的、不可再分割的物质粒子，这种粒子就是原子。原子既不能被创造，又不能被消灭，在一切化学变化中保持其性质不变；
同一元素的所有原子，在质量和性质上完全相同；不同元素的原子，在质量和性质上都不同。每种元素以其原子质量为其最基本的特征；
一种元素的原子与另一种元素的原子化合时，它们之间成简单的数值比；
有简单数值比的元素的原子结合时，原子之间就发生化合反应而结合成化合物，化合物的原子称为复杂原子。复杂原子的质量为所含各种元素原子质量的总和。同一化合物的复杂原子，其形状、质量和性质也必然相同。

道尔顿为了说明自己的理论，设计出一套符号，如：氢：⊙

氮：① 氧：○ 碳：● 水：⊙○

这种表示方法，实际上是化学分子式的早期形式。道尔顿还创立了倍比定律。

他在分析当时已知的氮的三种氧化物——笑气（Ｎ2Ｏ）、一氧化氮（ＮＯ) 、二氧化氮(ＮＯ2）中氧的质量百分比时发现，如果把笑气中氧的质量百分比看成一个常数的话，它与一氧化氮、二氧化氮中氧的质量百分比之间存在着简单的整数比关系。

1804 年，道尔顿进行了沼气（甲烷 CH4）和油气（乙烯 CH2）这两种气体

的化学成份的分析实验，发现沼气中碳与氢的比例为 4.3∶4，而油气中碳与氢的比例为 4.3∶2，沼气中的氢含量为油气中氢含量的两倍。

倍比定律证实了道尔顿的原子论。因为，如果原子学说符合事实，原子不可分，那么元素必然以整个原子的形式相互化合，如果同一元素在不同化合物中数量不同的话，就只能成为整数比。

反过来说，如果倍比定律完全正确，也就证明了原子学说的正确性。这样，在原子观点的启迪下，道尔顿发现并解释了倍比定律，同时倍比

定律的发现又成为他确立原子论的重要基石。

道尔顿做了大量的实验，进行了复杂的计算，令人信服地证明了借比定律的正确性，为原子学说提供了可靠的实验基础。

道尔顿认为，化学分解和化学结合是化学科学研究的中心课题。

他说：“化学分解和化学结合只不过是把终极质点或原子彼此分开，又把它们联合起来而已。要创造一个氢原子或消灭一个氢原子，犹如向太阳系引进一颗新的或消灭一颗原有的行星一样不可能。我们所能进行的一切化学变化无非是把处于化合状态的原子分开和把分离的原子联合起来。”

当时的化学领域是一堆杂乱无章的观察资料和实验的配料记录，材料的堆积多于材料的整理，虽然质量守恒定律、当量定律、定比定律等化学基本定律已经发现，但还没有用统一的理论来阐明。

1807 年，道尔顿的代表作《化学哲学新体系》一书问世，全面而系统地阐述了他的原子论。

有人说，“原子论”是古老的，不是道尔顿的首创。但是，道尔顿以前的原子理论不是用来揭示化学的奥秘，而是探秘世界本原的含糊的哲学理论。

道尔顿说：“有些人总是把我的理论叫做假说，不过请相信我，我的原子论是真理。我所得到的全部实验结果，使我对这一点深信不疑。”

由于道尔顿的伟大贡献，1808 年 5 月，他被选为曼彻斯特文学哲学学会“副会长”。

1816 年，道尔顿被选为法国科学院的通讯院士，受到欧洲科学界的推崇。

1817 年，道尔顿又被选为“文学哲学学会”会长，直至逝世。

享誉欧洲乃至全世界的道尔顿却不是英国皇家学会的会员。根据惯例，皇家学会不会选任何人为会员，加入者必须自己申请。戴维建议道尔顿提出申请，道尔顿说：“对科学来说，一个科学家摆在哪儿是无关紧要的，重要的是他要对科学作出贡献。”

1820 年，戴维当选为皇家学会会长。因享誉世界的道尔顿竟然不是皇家学会会员，使皇家学会受到巨大压力。戴维没有经过道尔顿的同意，提议他为会员。

1822 年，道尔顿成为英国皇家学会的会员。1826 年，英国政府授予他一枚金质勋章。

1832 年，道尔顿被授予牛津大学博士学位。这是牛津大学的最高奖，那时，只有著名物理学家法拉第获得过这一殊荣。

此外，道尔顿还是柏林科学院名誉院士，莫斯科科学协会会员，慕尼黑科学院名誉会员。

道尔顿曾用两句话来概括他的成功经验，那就是：“午夜方眠，黎明即起。”

道尔顿的一生可以说是艰苦奋斗的一生。他性情比较孤独，沉默寡言，然而对科学一往情深，倾注了他的满腔热情和毕生心血。他没有结婚，过着独身生活，原因是“没有时间交女友，谈爱情”。

每天清晨，道尔顿就起床了，第一件事是到实验室里，扫地抹桌生炉子，准备好一天的实验工作。早饭后，他就走进实验室，开始了紧张的研究工作。在实验室里，他往往一呆就是一整天，常常忘了吃中饭。夜幕降临了，他才依依不舍地去吃晚饭。然后回到房间读书，直到深更半夜。

他坚持这种方式生活和工作，几十年如一日，是非常不容易的。

实验用的仪器大多数是道尔顿亲手制作的，实验材料也都是他搜集的不值钱的东西。有一件自制的气压计，度盘是用纸制成的，刻度是用笔划上去的，但却精巧实用。

由此可见，道尔顿一生在极其艰苦的条件下坚持科学研究是多么地努力，并取得了卓越的成就，更是难能可贵。

道尔顿在科学上的最大贡献是创立了原子论，抓住了化学学科的核心和最本质的问题，用原子的化合和分解说明了各种现象及化学定律间的内在联系，成为物质结构理论的基础。

原子论是 17 世纪末和 18 世纪初在化学研究中具有划时代意义的成果，对物理学和化学的发展产生了深远的影响。

道尔顿是世界的骄傲，更是曼彻斯特的骄傲，曼彻斯特人为了表达对道尔顿的崇高敬意，在市政府大厅里竖立了道尔顿的半身雕像，推选他为曼彻斯特市的荣誉市民。

1844 年 7 月 26 日晚，78 岁高龄的道尔顿做了最后一次气象记录，这时时间正好是 9 点差一刻。57 年来，他每晚都是在这个时候记录下当天的气象数据。

可是，今天晚上，他的手颤抖着，不听使唤，道尔顿感到已近生命垂危，但是他仍坚强地拿起笔，记录下气压计和温度计的读数，并在最后一格记下了“微雨”两字。他站起身来，忽然发现日期没签上，便又坐了下去⋯⋯

几个小时后，这位伟大的科学家已经静静地安息了。

8 月 12 日，100 多辆马车护送着道尔顿的灵枢，曼彻斯特人排成长长的送葬队伍，在哀乐的肃穆声中慢慢地向阿尔德维克墓地移动。

1962 年，曼彻斯特市教育委员会将市立大学工学院命名为道尔顿工学院，并把道尔顿雕像从市政大厅移至学院新落成的现代化教学楼主楼前。道尔顿双眼凝视着前方，好像是在展望未来的科学发展。