第十章 世界之中的世界
中有不少空位,门捷列夫专门找出了其中三个。第一个空位在我刚才指出的第三竖列的第三横排上。另外两个则在第四竖列的第三横排和第四横排上。对此,门捷列夫预言,这三个元素一旦被发现,人们就会发觉,它们不仅具有按竖列排列的柏应的原子量,而且还将具有与第三横排和第四横排的同族元素相似的特性。
例如,门捷列夫最著名的,也是最后得到证实的预言,是第三个空位的元素——他称之为类硅。他极其准确地预言了这个陌生而又重要的元素的特性,但是,在将近20年后这个元素在德国被发现时,人们并没有像门捷列夫那样称呼它,而是把它叫作“锗”
(germanium)。从“类硅将具有介平硅和钛之间的特性”这一原则出发,门捷列夫预言它将比水分子重5.5倍;这是正确的。他还预言,它的氧化物将比水分子重4.7倍;这也是正确的。它的化学的和其它特性也是如此。
这些预言使门捷列夫名声远扬——除了在俄国:在那里,他并不被看作什么预言家,因为沙皇不喜欢他的自由主义的政治态度。后来在英国发现的以氦、氖、氩开始的整整一横排新元素,进一步扩大了他的胜利成果。虽然他未能被选入俄国科学院,但在世界上其它地方,他的名字却具有神奇力量。
原子的基本排列方式是按数字顺序表示的,这一点很清楚。但这并不能说明全部情况;我们一定遗漏了什么。认为一个表示原子量的数值包含了元素的所有特性,是不大说得通的:必定还有什么东西隐藏其中——究竟是什么呢?一个原子的原子量可能是对这个原子复杂性的一种衡量方式。如果是这样,那么,原子的某种内部结构,形成原子种种特性的组合原子的某种物理方法,就还没有被揭示出来。当然,只要当时的人们相信原子是不可分的理论,上述观点就是令人难以置信的。
这就是为什么剑桥大学的J.J.汤姆逊(Josephomson)在1897年发现电子这件事成为重大转折的原因。的确,原子有它的组成部分;它并不像希腊文中这个词的含义那样是不可分割的。电子是原子质量或原子重量的微不足道的部分,但却是一个真实存在的部分,而且它还带有一种电荷。各个原子中电子的数目决定该原子的特征。而且,如果把氢和氯包括在门捷列夫元素表的第一位和第二位,那么,元素在表中所占位置的数字正好与其电子的数目相等。就是说,钾有三个电子,铍有四个电子,硼有五个,如此等等。在整个表中,元素的电子数目就这样依次递增。原子在表中所占位置叫作原子序数。我们现在知道原子序数是表示原子内部的某种物理学真相——即原子内的电子的数目。这表明,对原子的描述已经从原子量转变到原子序数。这就意味着,对原子的研究已基本上转向原子的结构了。
这是人类知识上的大突破,现代物理学就是从这里开始的。从此开创了一个伟大的时代。在那些年代,物理学成了最伟大的集体创造的科学成果。——不,不仅如此,物理学也是20世纪的一项伟大的集体创造的艺术杰作。
我说“艺术杰作”,是因为原子具有内在的结构,即原子世界之中的世界。这一观念立刻激发了艺术家们的想象力。1900年以后的艺术与1900年以前的艺术相比,迥然不同,这一点可以从这个时代的任何一位富有独创性的画家身上看出来:例如,翁贝托?波丘尼(Umberto Boccioni)的《一条街的力量》(treet)或《骑自行车的人的动力》(Dynamism of a Cyclist)。现代艺术与现代物理学是同时开始的,因为现代艺术来源于同一思想。
自牛顿发表《光学》的时代以来,各种事物的五光十色的表面曾经使画家们感到入迷。
20世纪改变了这种情