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1、宇宙学说宇宙有没有起源？它从哪里来，又回到哪里去？20 世纪，科学家对此提出了新见解。 他们认为，宇宙来自一次大爆炸，大爆炸后的宇宙不断膨胀直到今天依然如此。科学家还 预测，宇宙可能一直膨胀下去，也可能走向塌陷。其实，宇宙的未来究竟会怎样，大爆炸 之前有没有另一个宇宙，在我们的宇宙之外还有没有别的宇宙，仍然是一个费解的迷。相对论相对论彻底改变了人们对时间、空间、质量和能量等的传统认识，它们不再“绝对” ， 不再“独立” 。因为，运动会使时钟变慢长度缩短；质量和能量可以相互转化；时间和空间 还会发生弯曲这些难以想象的预言已经被试验和观测所证实。 相对论不仅是 20 世纪物理学最伟大的成就，而且还
2、引导人们用理性超越经验的局限去 认识世界。古代人对原子的猜想古希腊的德谟克利特认为：如果将物体不断分割，最终会出现不可分割的基本单元。 他把这种基本单元称为原子， 虽然古人关于原子组成物体的猜想无法用实验证明，但是将万物统一到肉眼无法观察 的原子上，确实体现了人类的非凡智慧。今天，科学在研究物质结构上的成就，都可以追 溯到古希腊原子论者的天才想象。道尔顿与近代原子论1803 年，英国化学家道尔顿提出了近代原子论，他认为：物质由非常微小、不可再分 的原子组成；不同元素的原子重量和性质都不同；当元素组成化合物时，原子一整数比结 合。 道尔顿并没有真的看见原子，但他提出的近代原子论可以解释很多实验事
3、实，并被后 来的实验所证实。近代原子论不是猜想，而是人类科学认识物质微观世界的开端。对原子结构的初步探索原子能不能再分呢？许多物理学家进行了探索。例如：汤姆逊提出原子是一个均匀度、 带正电的球，带负电的电子分布在球体内，这就是“葡萄干蛋糕模型” ；长冈半太郎提出原 子总电子围绕着带正电的球体运动，就像土星的光环一样；卢瑟福则认为原子中有一个带 正电的“核” ，电子按照一定的轨道绕核运动。 “有何模型”有着坚实的实验依据，为进一 步探索物质微观结构奠定了基础。 但是，经典物理理论有很大的局限性，原子结构的奥秘还有待新理论来揭示。普朗克与量子论19 世纪末，对电磁辐射波长和能量的关系， ，经典物理
4、学的理论推导与实验事实总存在 差距。 1900 年，德国物理学家普朗克为了“凑”实验数据， “猜”出一个公式，他居然与实验 事实精确吻合！普朗克感到其中必有原因，随后提出了能量量子化假说：电磁辐射的能量 交换是一份不连续的，即量子化的。 普朗克的量子论思想，打开了解释物质围观世界规律的大门，引领了 20 世界伟大的物 理学革命。波尔与量子论1913 年，丹麦物理学家波尔首次将量子论应用于对原子结构的描述。在波尔看来，原 子中的电子围绕原子核在一定的轨道上做圆周运动，它们的能量是不连续的，具有量子化 特点。根据波尔量子化假设计算的结果，跟氢原子的有关实验事实十分接近。 波尔理论是经典物理学理论和量子论的结合，在探索原子结构的历程中，起到了承前 启后的左右。但是，波尔对电子运动的描述还不完善，后来，许多科学家在波尔理论的启 发下，又有了重大的发现。微观世界运动特征量子论认为：任何微观粒子即具有粒子性又具有波动性。例如，当电子一个接一个地 打到晶体表面时会出现衍射条纹，这说明单个电子除了粒子性之外还具有波动性。量子论 又认为：微观粒子的位置与动量不可能同时被测准。例如，当氢原子中电子位置的测量值 精确到 1i 时，它的动量几乎不能确定。 微观粒子的运动要用全新的方式来描述。现在，科学家用电子在空间某处出现的概率 来描述它的运动状态，还用疏密变化的“电子云”来形象地加以表示。
