原子是如何被发现的？从发现过程到核能利用

北京时间12月2日消息，据国外媒体报道，原子是一种非常神奇的粒子，它拥有复杂的结构，自然而然会发生神奇的变化。整个世界都是由大量微小的原子组成，原子又是由中子、质子和电子组成。两百多年来，科学家为了证实原子的存在、内部结构以及放射性特性，前赴后继进行了大量的实验研究。只有不断深入了解原子结构及其变化，才能更好地了解利用核能，探测并控制核辐射。

原子非常小。物理学告诉人们，物质是由大量微小的原子组成，它们相互作用并构成了整个世界，但是原子用肉眼是无法看见的。对于许多人而言，仅知晓这一理论还不够。科学的一大成就在于，能通过真实的观测解开宇宙之谜。那么，人们是如何得出原子存在的结论呢？对于这些微小结构，我们了解多少呢？

看起来证明原子存在的方法很简单：将它们置于显微镜下进行观测。然而，这个方法无法奏效。事实上，即使是最强大的聚光显微镜也无法看见单个原子。物体可见的原理在于它会反射可见光波，然而原子比可见光波长还小，以至于二者无法相互作用。换而言之，原子之于光是不可见的。但是，原子会对一些人们可以看见的物体产生可观测的效应。

1785年，荷兰科学家简-英格豪斯对一个他无法理解的奇怪现象进行了研究：在实验室中，一些微小的煤尘粒子在酒精表面四处乱飞。在大约五十年后的1827年，苏格兰生态学家罗伯特-布朗也描述了一些有惊人相似之处的现象。当他移动显微镜观察花粉粒时，布朗注意到，一些花粉粒释放出随机四散开的微小粒子。一开始，布朗猜测这些粒子可能是某种未知的微生物。接着，他使用其它无机物质，如岩石尘埃，重复这一试验，结果还是观察到了同样的奇怪运动。为了解开这一现象之谜，科学家耗费了一个多世纪。随着爱因斯坦研究出一套数学公式，他实现了对这种名为“布朗运动”的特殊运动类型的预测。爱因斯坦的理论是：花粉粒产生的粒子之所以不停做无规则运动，是因为它们不断与数百万个更微小的水分子发生碰撞，而分子是由原子组成的。 伦敦科学博物馆馆长哈里-克利夫解释说：“爱因斯坦对这一运动的解释是，这些尘埃粒子受到单个水分子的碰撞影响后产生了运动。”