4.为何原子如此小

要想将“朴素物理学家”的观点阐述清楚，那要弄清楚一个很好却又可笑的问题，为何原子如此小呢？首先它们确实非常微小。生活中的每个物质都含有数量惊人的原子。为了使大家更清楚这个事实，我曾经找到过许多例子，但没有比开尔文勋爵[William Thomson （1824~1907）,英国物理学家，热力学的发现者之一，在电磁领域亦成就卓著。]所引用的例子更加形象的：如果你给一杯水中的所有的分子都做好标记，再把这杯水倒进海洋，经过彻底搅拌使得水分子均匀地分布在全世界的七大洋中。假如你从任何一处舀出一杯水，就能发现这杯水中大约有100个你标记过的分子。[很显然你不一定正好找到100个分子，也可能是89个，98个，110个，总之介于50和100之间。统计学家则将其表示为：100±10个。]

原子的实际大小是黄色光波长的1/5000到1/2000之间。这组数据的比较结果大致表明在显微镜下仍能辨认的最小粒子的大小。即使如此微小的粒子中，内部竟然包含着数十亿个原子。

那么，为何原子如此小呢？显然从表面上回答这个问题是不行的。因为这个问题的目的并不在于讨论原子的大小，而是有机体的大小，尤其是我们自己身体本身的大小。假如我们用日常的单位来衡量，比如码或米（1码约为0.9144米），原子确实非常小。在原子物理学中，人们通常用埃作为单位来衡量，即是1米的100亿分之一。若以十进制小数计算则是0.0000000001米。原子的直径在1~2埃的范围内。日常的长度单位与我们身体密切相关。关于埃的起源有一个有趣的故事，一个幽默的英国国王，当他的大臣问他采用什么单位时，他就把手臂向旁边伸展开说：“从我胸部正中到手指尖的长度，拿来当作度量单位吧。”不管这个故事是真是假，它对我们来说很有意义。这位国王很自然地提出用他自己的身体来表示长度，因为其他任何东西做单位都不如这个方便。尽管物理学家如此偏爱埃这个单位，但当他需要做一件新衣服时，他还是宁愿说新衣服需要六码半布料，而不是650亿埃。

所以，我们提出的问题的核心在于两种长度的比例，我们身体的长度和原子的长度的比例。因为原子是特殊独立的存在，有着无可争辩的优越性，所以我们应该反过来提问题：和原子相比，我们的身体为什么这么大？

不难想象许多聪明的物理学系和化学系的学生会对以下假设感到遗憾。我们身体的重要部位由许多感觉器官组成，但是从它们构成的比例来看，这些感觉器官又是由成千上万的原子组成的；因此，这些感觉器官对于单个原子的碰撞来说显得太粗糙了。我们看不见单个原子，也摸不到、听不见它。原子不同于我们迟钝的感觉器官所能直接感受到的东西，所以也不能通过直接的观察检测到它们的存在。

事实是否如此呢？有没有内在的原因可以解释这个现象？为了能够阐述并解释为什么感官不合乎自然界的规律，我们可以追溯到某种第一性的原理吗？物理学家能给予肯定的回答，因为这是他们完全能够搞清楚的一个问题。