原子是如何被發現的？從發現過程到核能利用

北京時間12月2日消息，據國外媒體報道，原子是一種非常神奇的粒子，它擁有複雜的結構，自然而然會發生神奇的變化。整個世界都是由大量微小的原子組成，原子又是由中子、質子和電子組成。兩百多年來，科學家為了證實原子的存在、內部結構以及放射性特性，前赴後繼進行了大量的實驗研究。只有不斷深入瞭解原子結構及其變化，才能更好地瞭解利用核能，探測並控制核輻射。

原子非常小。物理學告訴人們，物質是由大量微小的原子組成，它們相互作用並構成了整個世界，但是原子用肉眼是無法看見的。對於許多人而言，僅知曉這一理論還不夠。科學的一大成就在於，能通過真實的觀測解開宇宙之謎。那麼，人們是如何得出原子存在的結論呢？對於這些微小結構，我們瞭解多少呢？

看起來證明原子存在的方法很簡單：將它們置於顯微鏡下進行觀測。然而，這個方法無法奏效。事實上，即使是最強大的聚光顯微鏡也無法看見單個原子。物體可見的原理在於它會反射可見光波，然而原子比可見光波長還小，以至於二者無法相互作用。換而言之，原子之於光是不可見的。但是，原子會對一些人們可以看見的物體產生可觀測的效應。

1785年，荷蘭科學家簡-英格豪斯對一個他無法理解的奇怪現象進行了研究：在實驗室中，一些微小的煤塵粒子在酒精表面四處亂飛。在大約五十年後的1827年，蘇格蘭生態學家羅伯特-布朗也描述了一些有驚人相似之處的現象。當他移動顯微鏡觀察花粉粒時，布朗注意到，一些花粉粒釋放出隨機四散開的微小粒子。一開始，布朗猜測這些粒子可能是某種未知的微生物。接着，他使用其它無機物質，如岩石塵埃，重複這一試驗，結果還是觀察到了同樣的奇怪運動。為了解開這一現象之謎，科學家耗費了一個多世紀。隨着愛因斯坦研究出一套數學公式，他實現了對這種名為“布朗運動”的特殊運動類型的預測。愛因斯坦的理論是：花粉粒產生的粒子之所以不停做無規則運動，是因為它們不斷與數百萬個更微小的水分子發生碰撞，而分子是由原子組成的。 倫敦科學博物館館長哈里-克利夫解釋説：“愛因斯坦對這一運動的解釋是，這些塵埃粒子受到單個水分子的碰撞影響後產生了運動。”