20世纪是一个灾难深重的世纪，两次世界大战，几十亿人被卷入战乱，20世纪同时又是一个辉煌的世纪，一个灿烂无比的世纪，它所创造的物质财富远远超出了此前人类文明成果的总和。回首这一令人神往的世纪可以发现，这一切都可以归结为四个字：科技革命。科技革命使人们的认知领域飞速的扩展，同时也使得科学几乎成了少数人享有的专利，而我们不得不承认很大一部分人的知识还停留在20世纪之前的牛顿伽利略时代，因此科普工作任重而道远，这部分人，尤其是青年人很有必要接受现代自然科学的洗礼。由于本连载定位为科普，因此对科技前沿仅作介绍，不深入讨论。重点初步定在与日常生活联系较密切的一些事物与现象上。
古希腊哲学家德莫克里特利用一些日常经验推测世界是由一些不可分割的原子组成的，道尔顿继承并发展了这一学说，提出了原子论，阿伏伽德罗进一步提出分子论，后由门捷列夫提出了化学元素周期表，19世纪末，物理学家相继发现了电子、α粒子、放射性、X射线等，使得物理学进入了一个新的比元素更深的层次，经过不懈努力，建立起了目前的标准模型：电弱统一理论、量子色动力学和广义相对论。标准模型使人们认识到，我们这个充满了无限生机和活力的大自然中，只存在有限种类和数目的“基本粒子”：六种夸克、六种轻子、和“六种”媒介子（八种胶子当作一种，未发现的引力子也当作一种）而与我们的生活息息相关的只有四种粒子：质子、中子、电子、光子。
如果基本粒子遵从的不是量子理论而是经典力学，电子会在极短的时间内落入原子核，质子中子也不会形成稳定的元素，即使勉强认为它们有稳定的轨道，两个原子也不可能构成分子，当然也就更不可能构成现有的物质世界了。质子与中子形成了种类繁多的核素，外面填充上电子就形成了周期表中的元素。这些不同种类的原子以及由它们构成的分子就是构成物质世界的基本材料（分子是保持物质化学性质的最小单位）。不同的分子可以表现出不同的化学性质，都可以通过量子力学的计算来预言。碱金属放入水中可以剧烈反应并燃烧或爆炸，而惰性气体（尤其是氦）却几乎不与任何物质反应，氢气与氧气混合放几十年也产生不了一滴水，一经点燃却可以爆炸，铁可以被磁铁吸引，而在周期表中与之邻近的锰却没有这种性质，碳原子可以成链、环、双健、三健而与之同族的硅却成链相当困难。而这些性质都可以通过它们的结构：核与电子中找到答案。同样，任何一个宏观物体的物理的、化学的性质都应该可以从它们的组成中找到答案。这就是化学中常说的一句话：结构决定性质。结构化学的任务就是用量子力学来求解分子结构。
从以上分析可以看出，如果我们知道了组成原子（或分子）的核与电子的性质以及它们服从的规律，就可以得到原子或分子的性质，同样，如果我们知道了一种物质的组成，以及它们的单元间的相互作用规律就可以预言它的宏观性质。通过分子间作用力的强弱程度，我们可以知道常温下水是液体而氧气是气体，通过统计热力学理论（基础是量子力学）可以算出很多有用的东西，比如对一块金属升温它会吸多少热（热容），一升水的总能量是多少（内能），一立方米气体的混乱度多大（熵），两种物质可不可以反应，在什么条件下反应，反应的速率如何……二极管、三极管、集成电路中的电子和空穴遵从的是量子规律，因此如果没有量子力学也就没有了电子计算机。
因此，我觉得我们应该确立一种信念，自然界的一切，风雨雷电云雾霜雪、山水花草虫鱼鸟兽……都是可以解释的，而且它们一定服从高度统一的规律。总之，自然界是可以理解的。
然而，面对着这样一个复杂而又简单的自然界，你可曾有过这样的想法：为什么周期表中的元素在自然界中分布这么不均？为什么我们放眼望去，到处都是氧硅铝铁钙钠钾镁……而不是遍地黄金呢？再往地球深处看一看：为什么地心深处有这么大的一个铁球？这么多铁到底是从哪里来的呢？
无论哪个民族的的古人都喜欢仰望星空，他们相信那里一定隐藏着无尽的秘密，然而他们也许不会料到，上述问题的答案的确就隐藏在茫茫星空之中……
预知后事如何，且看下回分解……
http://post.baidu.com/f?kz=12580681&x=1
古希腊哲学家德莫克里特利用一些日常经验推测世界是由一些不可分割的原子组成的，道尔顿继承并发展了这一学说，提出了原子论，阿伏伽德罗进一步提出分子论，后由门捷列夫提出了化学元素周期表，19世纪末，物理学家相继发现了电子、α粒子、放射性、X射线等，使得物理学进入了一个新的比元素更深的层次，经过不懈努力，建立起了目前的标准模型：电弱统一理论、量子色动力学和广义相对论。标准模型使人们认识到，我们这个充满了无限生机和活力的大自然中，只存在有限种类和数目的“基本粒子”：六种夸克、六种轻子、和“六种”媒介子（八种胶子当作一种，未发现的引力子也当作一种）而与我们的生活息息相关的只有四种粒子：质子、中子、电子、光子。
如果基本粒子遵从的不是量子理论而是经典力学，电子会在极短的时间内落入原子核，质子中子也不会形成稳定的元素，即使勉强认为它们有稳定的轨道，两个原子也不可能构成分子，当然也就更不可能构成现有的物质世界了。质子与中子形成了种类繁多的核素，外面填充上电子就形成了周期表中的元素。这些不同种类的原子以及由它们构成的分子就是构成物质世界的基本材料（分子是保持物质化学性质的最小单位）。不同的分子可以表现出不同的化学性质，都可以通过量子力学的计算来预言。碱金属放入水中可以剧烈反应并燃烧或爆炸，而惰性气体（尤其是氦）却几乎不与任何物质反应，氢气与氧气混合放几十年也产生不了一滴水，一经点燃却可以爆炸，铁可以被磁铁吸引，而在周期表中与之邻近的锰却没有这种性质，碳原子可以成链、环、双健、三健而与之同族的硅却成链相当困难。而这些性质都可以通过它们的结构：核与电子中找到答案。同样，任何一个宏观物体的物理的、化学的性质都应该可以从它们的组成中找到答案。这就是化学中常说的一句话：结构决定性质。结构化学的任务就是用量子力学来求解分子结构。
从以上分析可以看出，如果我们知道了组成原子（或分子）的核与电子的性质以及它们服从的规律，就可以得到原子或分子的性质，同样，如果我们知道了一种物质的组成，以及它们的单元间的相互作用规律就可以预言它的宏观性质。通过分子间作用力的强弱程度，我们可以知道常温下水是液体而氧气是气体，通过统计热力学理论（基础是量子力学）可以算出很多有用的东西，比如对一块金属升温它会吸多少热（热容），一升水的总能量是多少（内能），一立方米气体的混乱度多大（熵），两种物质可不可以反应，在什么条件下反应，反应的速率如何……二极管、三极管、集成电路中的电子和空穴遵从的是量子规律，因此如果没有量子力学也就没有了电子计算机。
因此，我觉得我们应该确立一种信念，自然界的一切，风雨雷电云雾霜雪、山水花草虫鱼鸟兽……都是可以解释的，而且它们一定服从高度统一的规律。总之，自然界是可以理解的。
然而，面对着这样一个复杂而又简单的自然界，你可曾有过这样的想法：为什么周期表中的元素在自然界中分布这么不均？为什么我们放眼望去，到处都是氧硅铝铁钙钠钾镁……而不是遍地黄金呢？再往地球深处看一看：为什么地心深处有这么大的一个铁球？这么多铁到底是从哪里来的呢？
无论哪个民族的的古人都喜欢仰望星空，他们相信那里一定隐藏着无尽的秘密，然而他们也许不会料到，上述问题的答案的确就隐藏在茫茫星空之中……
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