无机物化版块活动——原子为什么这么小之活动引发的思考分享
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无机物化版块活动——原子为什么这么小之活动引发的思考分享
在上一个版块活动“原子为什么这么小”中，大家对这个问题进行了积极的讨论，很感谢大家参与讨论。讨论的目的在于各抒己见，积极参与，没有对错是非之分。
单就这个帖子的标题而言，原子为什么这么小，其实单论这个，不是很有意义。这个帖子的活动思路来源于我年初看的一本书，名为《生命是什么——活细胞的物理观》，书的作者是著名物理学家埃尔温•薛定谔。
后期会以活动的形式与大家分享这本书与无机物化部分相关的几个点。
学化学的人都知道薛定谔这个人，在学习量子化学的时候都会知道薛定谔方程，也可能听说过薛定谔的猫这个著名的思想实验。他是一个了不起的物理学家。
在这本书中，薛定谔以物理学家的身份尝试解释生命的现象。有人说他不懂生物学，书里面有谬误。其实在我看来，无论是如何的大家，写出来的书都不能保证一点错误都没有。科学的过程很多时候都是假想、验证的过程，不能否定他的思想带来的科学推动作用。
比如牛顿的著作《自然哲学之数学原理》，虽然现在知道里面也有不完全正确的地方，比如之后出现的相对论和量子力学。但不能否定牛顿这本著作的伟大作用。现代科学是站在了巨人的肩膀之上。
跑题了，言归正传。
薛定谔在这本书中提出“为什么原子如此之小”这个近乎荒谬的概念。
薛定谔提出这个概念，其实并不是为了解释为什么原子如此之小，而是为了说明，为什么相对于原子，生命活动或者说细胞又或者人，为什么一定要处于这种尺度。
这个问题在活动提出之初，的确会让人感到懵，为什么原子相对于人这么小，其实非常难以回答。但这个问题实际上是在问：为什么人相对于原子非要这么大。实际上，原活动帖15楼的回答是和薛定谔的想法是比较接近的。其它楼也积极的参与讨论，拥有很不错的看法。
将问题反过来思考之后，问题就变得可以回答。但是要回答的好却是不容易的。当然这也不是本帖的目的。如帖子一开始所说，帖子的目的，是为了吸引交流，并不是分出是非对错或解答问题的本源。
那么问题来了，为什么我要选定这样一个很难回答的问题来作为版块活动呢？
除了帖子的目的，我还有一个目的，就在于思考这个问题本身引发的思考。并不是薛定谔要去回答“为什么原子如此之小”这个问题。当我看到这本书的这个章节的时候，我首先的做法是没有往下看，而是去先思考这个问题。坦诚的说，我当时的理解，远远不及15楼回答的那个深度。我最后也很难对这个问题说出个一二三来，放弃思考后继续向下阅读，发现薛定谔要讲的，实际上并不是这个问题，而是这个问题索要表达的另外一个意思。
这个问题让我意识到，事物是相对的，当思考问题走进一个死胡同的时候，我们是不是应该换个角度来思考问题呢。大和小是相对的，正如老子说“天下皆知美之为美，斯恶已。皆知善之为善，斯不善已“。
结合自己求学的时候的经历和这一年多以来的论坛管理经历，有时候发现，有些求助者的问题特别奇怪，限制非常之多，让人无法理解他的求助目的，甚至是看起来进入了死胡同。正如当时求学时，一个做材料加工改性的同学，为了增加材料表面的亲疏水能力，在材料表面改性上花足了功夫却没有成效。在组会讨论的时候，导师说”你为什么非要使用那种材料做为改性加工的材料呢？换一种材料和基体结合，情况也许大不相同“
虽然例子可能有些不恰当，但也很能说明我想说的问题:当在一个问题的思考上遇到瓶颈而无法解答，不如换个角度来思考问题解决的办法。
以上是我个人经历体会，分享给大家。文笔能力和个人学识有限，还请不要嫌弃。祝大家在平日的科研生活中多一些思考，少一些烦恼，爱上科学研究。
鼓励大家积极的参与版块讨论，发表自己的见解，质疑也可以，但请注意用词，不可进行人身攻击。对于很好的交流，版主会进行相应的奖励。
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无机物化版块活动——原子为什么这么小？
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谢谢芬区过来围观
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我的想法是：
（1）“为什么原子如此之小”曾经是个与历史有关的问题
每个历史时期所谓的“原子”概念取决于那个时代分割物质的具体能力。古代时分割物质的具体能力只能是用刀割、用石磨研磨、用锤子砸。从物理原理来看，分割的能力取决于分割需要的能量。但是那样就产生了《庄子•天下篇》的话“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，看起来似乎很有道理，至今还有人以为那就是物质无限可分的依据，奉为真理。两千年前的人们就是这样，将构成物质最小的单元称为“原子”。
刀割、研磨和锤砸代表的能量并不高。后来用了电场偏转的方法才知道铀矿提取物中有神秘的“粒子”发射出来，其中一种姑且称为“阿尔法粒子”。用阿尔法粒子撞击铝箔才探知那块“铝箔”内大部分空间居然是空的，只有极小的空间有实在的东西占据着。……。总之，用了代表更高能量的“分割”工具如电场偏转、放射性物质发出粒子撞击铝箔等，才能逐步改变人们原有的“原子”概念。
那个“一尺之棰，日取其半，万世不竭”之说实际上是把数学极限的概念误认为就是物理上的分割物质的过程。不能用作物质在物理上“无限可分”的依据。
历史发展到今天，我们的“分割”能力已经愈益强大，代表着分割的能量强大到分割出夸克的程度，即10^-15m的尺度。
可见，薛定谔提出“为什么原子如此之小”这个问题，是个与历史有关的问题，脱离历史就难以讨论。只不过1930年代发现质子、中子之后，“原子”概念已经不是最小的物质单元，而是指处于10^-10m尺度的物质单元。这样“原子”的概念就定格了，不再是历史概念了。
（2）薛定谔问题与李约瑟对中国科学的评价
薛定谔提出“为什么原子如此之小”这个问题。第一，他怎么会想到这个问题的。第二，这是只有在“为科学而科学”动机下才会产生的“奇怪”念头。显然其目的只是为了健全科学整个说理体系的。现在流行的动机如“改造世界，为民造福”，或“创新”……等都不会这么想。因为后者的目的都不在“为科学而科学”。
历史学家Norman F. Cantor在他写的《西方文明的起源与命运》一书的序言中写到李约瑟对中国科学的评价时说：“（李约瑟）他认为，无论在政府、艺术、文学或哲学方面，都不能说中国文明比西方文明落后。根据李约瑟的论述，中国的进步只有在两方面明显落后于西方文明，那就是法律和科学；正是在这两个领域西方文明有着明显的优势。” [1]显然西方文明中“为科学而科学”（W. von Humboldt五原则中的第三条）也是我国所缺少的，且是曾经大力批判过几十年，而如今还被我们漠视的[2]。
参考文献
[1] Cantor, N.F., Western Civilization: Its Genesis and Destiny, Vol.1, Scott, Foresman and Company, Glenview, Illinois, 1969; p.6.
原文是：(… Joseph Needham.) “He claims that Chinese civilization cannot be assigned second place to the West in government, art, literature, or philosophy. According to Needham, the two areas in which China’s development did lag conspicuously behind that of the West are law and science, and it is in exactly those two areas that the distinctive greatness of Western civilization lies.”
[2] 倪光炯，王炎森. 《文科物理——物理思想与人文精神的融合》. 北京：高等教育出版社，2005.
陈洪捷. 《德国古典大学观及其对中国大学的影响》. 北京：北京大学出版社，2002。陈洪捷的这本书充分说明北京大学校长蔡元培曾经深刻受到德国教育、科研之父W. von Humboldt的思想影响的，
读到您的回帖，看到这么细致严谨的回答，我真的非常佩服。您的解答如同一篇论文，尤其还有参考文献。首先向您的这种严谨的作风致敬。这一点也非常值得我们学习。
对于“为什么原子如此之小”这个问题的回答，您的回答的确非常严谨而有深度。本身这个问题的确是脱离了适当的环境就是无法回答的近乎荒谬的问题。薛定谔本人也这么评价过这个问题。这个问题实际上是薛定谔1943年在都柏林作的一次演讲中提到的概念，演讲主要是用物理学的概念来理解生命，尤其是其中的观点“量子跃迁的不连续性与基因突变之间的关联”。他本人也说这个问题“古怪的，几乎荒谬的”，并没有正面回答这个问题。他说并不是要关注为什么原子这么小，而是为什么人或者我们这样的生命体要这么大。并运用了一些统计规律来作为解释支撑。
但就这个问题本身而言，你的回答是我读到的最棒的回答。本身小这个概念就是相对的，而且也是随着认识过程的变化而不断变化的。您这样清楚条理的解释，让人非常容易接受。非常感谢您的分享。
关于您说的第二点，我能清楚的感觉您表达的意思，也比较认同。但我无法用自己的语言跟您进行交流讨论。我说不上来，没有这方面的知识支撑。所以读了您的帖子，我也学习到不少。
对于参考文献这段，我只能说，真的是膜拜。
作为科学工作者，您的严谨的表达方式真是让我佩服，也的确值得我学习。（我又重复了一遍）感谢您。
明天就是教师节，提前祝您教师节快乐。
过奖了，谢谢。
我也只是临时想了想，再把平时看书时随手摘录的电脑笔记中的有关段落剪剪贴贴，于是来了个急就章。
又得感谢现在的电脑技术。1995年以来我的笔记改用电脑了。要远比过去的纸质笔记优点多，缺点少。优点是剪贴快。手写毕竟比不上打字，更比不上剪贴。缺点是电脑笔记的更改一般难以分辨几次更改的时间先后。
另外，有时在分析有关科学发展的时候，会不自觉地冒犯哲学。例如讨论群论时，就会把“一分为二”的地位从普适原理降低到C2群。在讨论物质是否“无限可分”时，不得不指出“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的说法实在不可取，其要害就在混淆数学概念与物理学概念两者的根本不同。凡是对哲学的无意冒犯，望大家谅解。
好在时代不同了。想当初1966年，中科院北京原子能研究所（现在的中国原子能科学研究院）的第一个被揪出来示众的“反.革.命分子”丁大钊就是因为一句话奚落了“火箭的原理就是源于中国宋代的二踢脚”的说法，丁说：“不行就是不行，不要把老祖宗抬出来。”当时的丁大钊已经是学术上有大成就的青年才子，他与王淦昌先生一起以发现反Sigma负超子（一种基本粒子）出名。大约90年代丁大钊研究员被选上院士。