花粉在水中为何会运动?26岁的爱因斯坦给出答案并证明原子的存在
1905年,爱因斯坦26岁,他的傲慢和无礼得罪了其大部分的教授和教师,以致勉强才找到工作,不久他女朋友怀孕了,随后是一个仓促的婚姻,他需要一份工作,任何形式的工作,毫无往日大学时期的高傲了。在瑞士伯尔尼,他找到一份专利局职员的工作。
尽管处境困难,但年轻的爱因斯坦志向远大,他极度渴望成为著名的物理学家而名垂千古。1905年,在这神奇的一年,他创造了令人不可思议的记录。
从事一份相对轻松的工作,使得年轻的爱因斯坦无论在上班还是家里都有充分的时间进行深思熟虑,在短短数月内,他发表了几篇论文,这些论文改变了经典自然科学。其中关于光的本性的论文使其荣获诺贝尔物理学奖,但讽刺的是,对发现原子最具有影响力的论文与以上两篇论文中的任何一篇都没有任何联系,这篇引起所有纷争的简短论文就是花粉微粒在水中运动的分析。
早在1827年,苏格兰植物学家罗伯特布朗曾做过实验,向水中撒入一些花粉微粒,用显微镜观察,他发现了奇怪的现象,因为那些花粉微粒并不是轻轻地浮在水中,而是在不停地无规则运动,就像它们拥有生命似的。
在当时,虽然那个所谓的“布朗运动”是很奇怪,但科学家们很快就忘记了它,他们发现那现象很普通甚至无聊,有谁会在乎水中的花粉轻轻地摆动呢?但那种摆动与原子又有什么联系呢?在之后的将近80年,布朗的发现仍然是一个鲜为人知的不正常的科学现象,但紧接着爱因斯坦改变了一切!
基于惊人的洞察力,爱因斯坦明白了布朗运动的根本原因是原子,他意识到水中花粉的无规则运动能彻底结束原子是否客观存在的激烈争论。
他的理由很简单,花粉颗粒之所以微动是由于被其他的物质推挤而造成的,因此爱因斯坦说道:水肯定是由像原子那样的小微粒构成的,这些小微粒自己在不停地运动,导致了花粉颗粒的无规则运动,如果水中没有微粒,花粉就只能留在原地。爱因斯坦证明了导致布朗运动的事实是原子的客观存在。
爱因斯坦的论文阻止了口头上的争论,他使用无懈可击的数学证明,通过花粉的运动可以估算出原子的尺寸大小,它非常非常之微小,直径约为千万分之一毫米。以肉眼来看人的头发,那是很细的东西,但头发比一百万个并排的原子还要宽。也可以这样理解,一杯水中的微粒个数远远大于全世界海洋中的水倒入杯子的杯数!爱因斯坦的论文结束了原子是否客观存在的争论,原子是真实存在的。