探索物质的最小组成单元

1. 五行说、朴素的原子论

自古以来，人类对物质基本结构的研究从未停止。中国古代著名的思想家墨子认为物质有最小组成单元。除此之外，中国古代还有五行说，将物质分为金、木、水、火、土，这5种物质相生相克，阴阳循环，往复转化，构成万物。古希腊时期，德谟克利特认为世界由空间和物质组成，而后者由无数不能再分的微小原子组成（原子论）。亚里士多德进一步提出物质由水、气、火、土4种元素组成，天体由第5种元素“以太”组成。在古代，人们对物质基本组成的讨论主要停留在哲学层次，直到近几百年，才开始从科学的角度讨论。今天，研究物质的基本组成是物理学，特别是高能物理学的主要内容之一。

2. 现代原子论及原子核的发现

真正现代意义上的原子论由道尔顿提出。1803年，英国科学家道尔顿提出组成世界的最小物质单元是原子。同一种元素的原子的性质和质量相同，在化学反应中原子不发生变化。1897年，英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，打开了认识原子的大门。1911年，英国物理学家卢瑟福在α粒子散射金箔实验中发现了原子核。这些发现颠覆了原子是物质基本组成单元的假说。人们对物质基本结构认识的深入，推动了物理学的发展。在发现电子以前，宏观低速物体的运动规律服从牛顿力学，电磁规律服从麦克斯韦电磁理论。在发现电子以后，氢原子的很多性质不能用经典力学解释，由此诞生了量子力学，其在解释氢原子能谱中起到了重要的作用。人们开始认识到，原子是由原子核和核外电子组成的。