从古至今,人类对自己所处的世界的探索从未停止,对于世界的起源有如下几种说法:
1、神话传说
在我国古代的神话传说认为是盘古开天地。起初天地没有分开,像一个大鸡蛋。里头睡着开天辟地的鼻祖——盘古。有一次盘古伸腿,蛋壳碰痛了他,他十分生气,便找来神斧,奋力砍去,使尽全身力气,终于使蛋壳破裂。随着蛋壳崩裂的巨响,轻的东西向上飘,变成了天,重的东西向下沉,变成了地。位居天地之间的盘古一日九变,长高一丈。又过了一万八千年,天升到最高处,地降到最深处,盘古也长到了头,终于精疲力尽,像山崩一样倒塌下来,他的肢体化成了山岳,肌肉变成了良田,血液化为江河,筋脉变成了大陆,齿骨变成了矿物,皮毛变成了草木。有了天和地,才有了后来的女娲造人,有了人才有了后世的一切。
西方世界认为世界是上帝创造的。传说很久很久以前,天及世间万物都不曾存在,只有上帝。是上帝创造了天地及万物。第一日,上帝创造了光,于是有了白天和黑夜。第二日,造了空气和天空。第三日,创造了大陆,海洋、花草、树木、蔬菜。第四日,造就了太阳、月亮、星星。第五日,上帝造出鱼类和雀鸟,使它们各从其类。使它们滋生繁衍,普及江海湖河、平原空谷。第六日,上帝造出了牲畜、昆虫、野兽这些生灵,使它们各从其类。最后上帝就照着自己的形象创造了人,派他们管理海里的鱼、空中的鸟、地上的牲畜和地上爬行的一切昆虫。第七日,上帝造物的工作已经完毕,在这天休息。也就是我们平常说的礼拜日或星期日。
2、古希腊四元素说和东方的五行学说
古希腊四元素说认为物质是由土、水、气、火四者组成,这四者又由冷、热、湿、干四种基本物性组合而成。例如水是冷与湿的组合,气是热和湿的混合物,干和冷产生土,热与干组合成火。他们认为这四种元素——水、气、火、土单独或按照一定的比例相互结合,各司其职、平等运作、相互关联,组成万物。事物之所以表现出不同的形态,是因为它们的组合成分在外力的作用下,互相分离或又重新组合。这些外力分别有亲和力和冲击力。这个有点接近现代物质形成的理论。四元素说曾经作为了炼金术的理论依据,炼金术士们认为只要改变物质中这四种原始性质的比例,即可使普通金属变为黄金。
东方的五行学说:认为世界万物都是由金、木、水、火、土五种元素构成的,在不同的事物上有不同的表现。五行学说是以五种物质的功能属性来归纳事物或现象的属性,并以五者之间的相互滋生、相互制约来论述和推演事物或现象之间的相互关系及运动变化规律。
木性温暖,火伏其中,钻灼而出,故木生火;火热故能焚木,木焚而成灰,灰即土也,故火生土;金居石依山,津润而生,聚土成山,山必长石,故土生金;少阴之气,润燥流津,销金亦为水,所以山石而从润,故金生水;因水润而能生,故水生木也。
金克木,因为金属铸造的割切工具可锯毁树木;木克土,因为树根吸收土中的营养,以补己用,树木强壮了,土壤如果得不到补充,自然削弱;土克水,因为土能防水(兵来将挡水来土掩);水克火,因为火遇水便熄灭;火克金,因为烈火能融化金属。
3、“宇宙大爆炸”学说。认为宇宙原是一个不大的、但密度极高、温度极高的火球。大约在150亿年前,这个原始火球突然发生了惊天动地的大爆炸,宇宙开始膨胀,温度也随着空间的扩大而降低。大爆炸后30万年,温度已下降到3000℃,宇宙开始变得透明了,在这期间也开始形成了化学元素。150亿年来,宇宙在不断膨胀,温度在逐渐降低,同时,产生和繁衍了生物。宇宙大爆炸理论曾经一度主宰人们的认识,但至今也没有被科学所证明。
那么,现代科学理论是怎么描述物质世界的呢?
古希腊哲学家德谟克利特最早提出了原子论的思想。他认为宇宙间万物是由微小坚硬、不可分的“原子”构成。物质的本原是原子和虚空。原子是一种最后的不可分割的物质微粒,每个原子都是毫无空隙的。虚空的性质是空旷,原子得以在其间活动,它给原子提供了运动的条件。但当时人们被亚里士多德“四元素说”的哲学思想所主宰。
直到1661年英国化学家、物理学家波义耳提出化学元素的概念。波义耳认为科学不存在凭空的假说,要以实验和观察为基础。他赞同物质是由粒子构成的观点,他对古代元素学说进行了批判,认为它们都不是真正的元素,元素应该是指既不能由其他物质生成,也不能相互转换,无法再分解的某种原始、简单的东西,元素的种类有很多,什么东西能被算是元素,要用实验来确定。
法国化学家拉瓦锡1771年建立燃烧现象的氧化学说,并通过大量的定量实验,发现了化学反应前后,参加反应各物质质量等于生成物的质量,也称物质不灭定律。他将人类已知的元素进行了归纳列表,将它们分别归为气体、金属、非金属以及土族元素四类。
英国化学物理学家道尔顿在拉瓦锡理论的基础上,创造性地把算术、量子化学融汇到古希腊的元素学说当中去。他认为,元素其实是又无法再分开的微小颗粒组成,任何一种特定的元素只能由特定的颗粒组成。他称这些颗粒为原子,当这些原子按照一定比例组合时,就能产生出不同的化合物。由于化合物是由各种原子组成的,而原子又是不可分割的,所以化合物的各种原子比必定是简单的整数比。与此同时,道尔顿开始计算各种元素原子的相对质量。道尔顿在1803年提出原子学说具有里程碑的意义,表明古代原子的猜想在现代被证实,为近代化学奠定了坚实的基础。
俄国化学家阿伏加德罗毕生致力于原子-分子学说的研究。1811年首先引入了“分子”概念,并把它与原子概念相区别,提出阿伏加德罗定律。门捷列夫受单人纸牌玩法的启发将元素的名字都写在纸牌的背面,按照玩纸牌的顺序排好,横向符合原子质量顺序,纵向符合化合价顺序。不仅如此,按照此法排列的元素周期表还有预测没被发现的元素的功能,因为元素在表中排列的位置预言了未被发现的元素的化学性质、化合价和原子量。元素周期表和元素周期律的发现,把原来认为各种元素之间彼此孤立、互不相关的观点彻底打破了,把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。门捷列夫1869年发现的元素周期律,奠定了现代化学的基础。自此形成了完整的物质组成和结构理论体系。
组成物质的的基本成分是元素。元素其实只有一百多种,就像十万个英文单词的字母只有26个一样。这一百多种元素构成了千变万化的物质世界。我们用元素来表示物质的宏观组成。像二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)这两种物质,它们的构成和性质不同,但它们都由碳元素和氧元素组成的。物质的微观构成要用分子、原子和离子来描述。比如二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)都是由分子构成的,一个二氧化碳分子含一个碳原子和两个氧原子。一个一氧化碳分子含一个碳原子和一个氧原子。原子和分子可以有个数,有种类;元素没有个数,只有种类。
当时门捷列夫的元素周期表是根据原子质量排列的,也有一定的局限性。现代的元素周期表根据核电荷数即质子数有小到大的顺序排列了七横行,根据最外层电子数相同的规则排为十八列。元素周期表揭示了元素之间的内在联系,反映了元素性质与它的原子结构的关系,在哲学、自然科学、生产实践各方面都有重要意义。
中学阶段,要记住前二十号元素和一些常见的金属元素。