人类早期对物质结构的认识
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关于人类早期对物质结构的认识，综合起来大致可分为两种不同的论点：一种认为，世界上的一切都是由上帝创造的；另一种认为，万物皆由某些最基本的物质要素所组成。我国古代思想家曾提出“五行说”，用以说明世界万物的起源。在古希腊时代，也曾流行过类似的学说。如亚里士多德就曾认为，土、气、火和水是组成物质世界的基本要素，它们分别代表干、冷、热和湿四种不同的物质属性。
然而，在所有认为世界是由物质构成的学说中，影响最大的要算由德谟克利特首先提出的“原子说”，他的老师留基伯也是这个学说的创始人之一。他们都认为万物皆由大量不可分割的微小物质粒子组成，这种粒子被称为原子(希腊文“不可分割”之意)。
于此同时，德谟克利特还认为“原子”具有不同的性质。这就是说，在大自然中能够同时存在各种各样的原子。有些原子很轻，能自由地向各处渗透，而彼此间相距又很远，空气和其它各种气体就是由这类轻原子所组成的。相比之下，液体中的原子要重一些，它们虽然相互粘连在一起，但仍能流动，故液体具有体积不变而形状可任意改变的特性。至于固体中的原子，一定是更大、更重的。它们相互结合得更紧密，同圆润而又光滑的液体原子相比，固体原子表面想必是粗糙不平的，因此团体原子间能互相钩牢而不能自由转动，结果形状和体积都可保持不变。
由此可知，早期的原子说虽粗浅，但仍能像现在一样，可用来解释固体、液体和气体的某些物理现象。
到了十七世纪，由于科学技术的发展，各种发明和发现纷至沓来，从而加深了人们对客观世界的认识。人们开始不仅限于用头脑思考提出各种概念，而是力求用实验来验证对自然现象所作的种种假说。
1661年，英国化学家波义耳指出：“组成复杂物体的最简单物质，或在分解复杂物体时所能得到的最简单物质，就是元素”。在这里，被波义耳所采用的“元素”这个词的含义和我们今天的理解是相同的，即物质可由各种元素组成，它是用一般化学方法不能再行分解的最简单的物质。一定的化学元素，就有一定的性质。自然界中各种物体，不论是动物、植物和矿物，还是气体、液体和固体都是由各种元素所构成的，例如金和银，氧和氢就都是元素。
当时波义耳虽认为元素可有很多种，但确切的数字还是不知道的。后来，化学家们又找到了许多种新的元素，至今我们已经知道自然界中存在90种天然元素；到1976年8月止，在实验室中由人工制造的不稳定元素已达17种；这样，总共就有了107种元素。
1808年后，另一位英国化学家道尔顿不但进一步发展了波义耳的元素概念，而且把德谟克利特的原子概念也更加具体化了。在研究总结了化学变化的许多重要规律的基础上，他与意大利化学家阿伏加德罗提出了“原子分子学说”。
道尔顿曾构思了各种原子符号，当时他认为各种元素、单质都是由原子微粒所组成。同种元素的原子都是相同的，反之则不同。另外，他又设想，在物质起变化时，一种原子可和其它原子结合。例如，木材燃烧时，一个碳原子和两个氧原子结合成二氧化碳。当时把这种不同原子的结合称为“复合原子”。
而阿伏加德罗又把这种“复合原子”称作“分子”。他认为分子是组成物质的最小单元，而每个单元又能严格地保持和物质大量存在时所具有的相同性质。根据这个概念，人们就能方便地区分什么是原子？什么是分子？此外，他也确认原子是组成元素的最小颗粒，当不同元素的原子相互化合成化合物时就形成了分子。例如，氧气和氢气是由许多氧分子和氢分子所组成，而氧分子氢分子又分别由氧原子和氢原子组成，人们日常生活中所不可缺少的水，就是由两个氢原子和一个氧原子结合成水分子所组成的，这就是所谓的“原子分子学说”。
总之，到了十九世纪中叶，人们已经知道了五十五种元素。有关原子、元素和分子的概念和学说也已被人们普遍接受，这就为核科学的发展奠定了坚实的基础。
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