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00:00:06.983 --> 00:00:09.486
古希臘哲學家、

00:00:09.486 --> 00:00:11.895
19世紀的貴格會成員，

00:00:11.895 --> 00:00:17.140
與諾貝爾獎科學家的共同點是甚麼？

00:00:17.140 --> 00:00:21.135
儘管他們相隔超過2400年，

00:00:21.135 --> 00:00:25.134
他們的貢獻都為了這個永恆的問題：

00:00:25.134 --> 00:00:27.059
物質是由甚麼所組成的？

00:00:27.059 --> 00:00:31.224
德謨克利特在公元前440年首次提出：

00:00:31.224 --> 00:00:35.424
這世界上的一切都由微小粒子所組成，

00:00:35.424 --> 00:00:37.733
粒子的四周都是空的。

00:00:37.733 --> 00:00:41.547
他甚至推測粒子依它們組成的物質不同，

00:00:41.547 --> 00:00:44.320
而有不同的大小與形狀。

00:00:44.320 --> 00:00:49.701
他稱這些粒子為「atomos」--
希臘語中的「不可分割」之意。

00:00:49.701 --> 00:00:53.767
他的觀點不被當時
較受歡迎的哲學家接受，

00:00:53.767 --> 00:00:57.160
例如亞里士多德就完全不同意，

00:00:57.160 --> 00:01:00.372
他認為物質是由四個要素組成：

00:01:00.372 --> 00:01:03.438
土、風、水、火，

00:01:03.438 --> 00:01:06.837
其後大多數科學家紛紛遵從。

00:01:06.837 --> 00:01:12.227
原子觀念被所有人遺忘，直至1808年，

00:01:12.227 --> 00:01:18.090
一個名為約翰‧道耳頓的貴格會老師，
他試圖挑戰亞里士多德的理論。


00:01:18.090 --> 00:01:21.564
不同於德謨克利特的原子論是純粹的理論，

00:01:21.564 --> 00:01:26.396
道爾頓展現同種物質都可被分解成

00:01:26.396 --> 00:01:28.407
相同的比例的數種元素。

00:01:28.407 --> 00:01:30.573
他的結論是不同的化合物

00:01:30.573 --> 00:01:33.957
是由不同原子的元素所組合

00:01:33.957 --> 00:01:36.446
每種元素的原子都有
特定的大小與質量，

00:01:36.446 --> 00:01:39.580
而且原子既不能被創造、也不能被消滅。

00:01:39.580 --> 00:01:41.679
雖然他的研究得到許多讚譽，

00:01:41.679 --> 00:01:46.159
作為貴格會員，道爾頓
一生一直保持謙虛低調。

00:01:46.159 --> 00:01:49.500
現在原子論被科學界接受了，

00:01:49.500 --> 00:01:50.936
但接下來的重大進展，

00:01:50.936 --> 00:01:53.599
卻直至近一個世紀之後才發生：

00:01:53.599 --> 00:01:59.991
1897年物理學家J•J湯木生發現電子。

00:01:59.991 --> 00:02:03.357
在我們可以稱之為巧克力餅乾模型原子，

00:02:03.357 --> 00:02:07.726
湯木生的原子是負電荷的電子，


00:02:07.726 --> 00:02:11.044
均勻分布在球狀正電雲中。

00:02:11.044 --> 00:02:15.583
湯木生因發現電子
而榮獲1906年諾貝爾物理獎。

00:02:15.583 --> 00:02:18.866
但他的原子模型沒有維持很久，

00:02:18.866 --> 00:02:24.858
這是因為他有一些非常聰明的學生，

00:02:24.858 --> 00:02:27.362
而歐尼斯特•拉塞福必列名其中，

00:02:27.362 --> 00:02:31.378
他被稱為原子核物理學之父。

00:02:31.378 --> 00:02:34.049
當研究X射線對氣體的影響時，

00:02:34.049 --> 00:02:37.546
拉塞福決定更進一步研究原子，

00:02:37.546 --> 00:02:43.292
他用帶正電荷的α粒子轟擊金箔。

00:02:43.292 --> 00:02:44.673
在湯木生的原子模式中，

00:02:44.673 --> 00:02:47.049
原子中均勻分布的正電荷

00:02:47.049 --> 00:02:50.897
並不足以使α粒子發生偏轉。

00:02:50.897 --> 00:02:53.170
結果應像是以一堆網球

00:02:53.170 --> 00:02:55.729
射向一張薄薄的紙屏。

00:02:55.729 --> 00:02:58.488
結果是：雖然大多數的顆粒都穿過金箔，

00:02:58.488 --> 00:03:00.801
但是一些被反彈回來，

00:03:00.801 --> 00:03:05.951
表示所金箔片更像有大網眼的厚網，

00:03:05.951 --> 00:03:09.920
拉塞福的結論是原子中除了幾個電子外，

00:03:09.920 --> 00:03:11.941
大部分空的，

00:03:11.941 --> 00:03:14.992
大部分的質量集中在中央，

00:03:14.992 --> 00:03:17.426
他稱之為原子核。

00:03:17.426 --> 00:03:19.379
多數α粒子由原子中空部位通過，

00:03:19.379 --> 00:03:24.396
但撞到帶正電荷原子核的就被散射開。

00:03:24.396 --> 00:03:27.381
但原子論尚未完備，

00:03:27.381 --> 00:03:31.617
1913年，湯木生的另一個學生尼爾斯•波耳

00:03:31.617 --> 00:03:34.115
對拉塞福的核模型進行擴展修正。

00:03:34.115 --> 00:03:38.326
他延續早期馬克斯•普朗克和
愛因斯坦的研究成果，

00:03:38.326 --> 00:03:41.151
他提出：電子繞核的軌道

00:03:41.151 --> 00:03:44.400
有固定的半徑與能量，

00:03:44.400 --> 00:03:49.569
電子能夠從一層跳到另一個，
但不能存在於各層間的空間。


00:03:49.569 --> 00:03:52.936
玻爾的行星模型成為主流的學說，

00:03:52.936 --> 00:03:56.034
但很快，它也遇到了一些困難。

00:03:56.034 --> 00:03:59.928
實驗已經證明，
電子不僅僅是一顆顆的粒子，

00:03:59.928 --> 00:04:04.086
同時也會表現出波的特性，

00:04:04.086 --> 00:04:07.670
並非局限於空間中的特定位置。

00:04:07.670 --> 00:04:10.796
因此海森堡並提出了
著名測不準(不確定性)原理，

00:04:10.796 --> 00:04:14.220
表示當測量一個電子時，

00:04:14.220 --> 00:04:17.781
不可能同時確定

00:04:17.781 --> 00:04:20.581
電子的確切位置與速度

00:04:20.581 --> 00:04:23.007
電子不能被精確定位，

00:04:23.007 --> 00:04:26.027
但存在於可能位置的範圍內，

00:04:26.027 --> 00:04:29.877
此觀念啟發了現今原子的量子模型，

00:04:29.877 --> 00:04:33.063
那是一套迷人的理論，
具有全新的複雜性，

00:04:33.063 --> 00:04:36.496
然而其意涵尚未被完全掌握。

00:04:36.496 --> 00:04:39.546
雖然我們對原子的理解不斷的進化，

00:04:39.546 --> 00:04:42.223
但原子的存在為基本事實，

00:04:42.223 --> 00:04:46.452
讓我們放煙火慶祝原子學說的勝利！

00:04:46.452 --> 00:04:50.245
電子在環繞原子能階之間轉移時，

00:04:50.245 --> 00:04:54.412
它們以特定波長的光釋放或吸收能量，

00:04:54.412 --> 00:04:57.781
導致所有我們看到奇妙的色光。

00:04:57.781 --> 00:05:00.930
我們可以想像德謨克利特
從什麼地方看著煙火，

00:05:00.930 --> 00:05:03.479
心滿意足於經過了兩千多年，

00:05:03.479 --> 00:05:06.420
他的學說一直都是正確的。