原子是指不可再分的意思，在現代科學中指的是在化學反應中不可再分的粒子。嚴復將“莫能破”與西方的“原子”對應，簡化為一個名詞“莫破”。原子的概念誕生於古希臘對於世界本源的哲學思考。
原子論的最早提出者是古希臘哲學家德謨克里特，他是在古希臘哲學家對世界本源的一場大競猜中勝出的。德謨克里特和蘇格拉底、柏拉圖是同時代的哲學家，一般認為是留基伯和德謨克里特提出的原子論，但對於留基伯我們知之甚少。德謨克里特早年耗盡家產遊歷過埃及和巴比倫獲得了淵博的知識，回到家鄉卻被認為是不好好工作只知遊玩的紈絝子弟被送上法庭，從而面臨被驅逐的命運，但他在法庭上宣讀了自己的著作使人們認識到他的才華，結果不但沒有被驅逐，城邦還給了他一筆錢，因此德謨克里特被稱為是古希臘第一位百科全書式的學者。
對於世界本源的探討從古希臘公認的第一位哲學家和科學家米利都學派的創始人泰勒斯就開始了，泰勒斯認為“水生萬物，萬物復歸於水”，世界的本源是由水構成的，在希臘七賢每人一句代表格言中，泰勒斯的格言是“水是最好的”。而泰勒斯自己的學生阿拉克西曼德則不同意其老師的觀點，認為世界源於“無定”。
隨後對世界本源的認識成為了希臘哲學家思考的核心問題，畢達哥拉斯認為世界的本源是“數”，他認為萬物皆數；赫拉克利特認為世界的本源是火；亞里士多德認為萬物由四種元素土、氣、水、火組成。對於世界本源的探討一直吸引著古希臘的哲學家們，他們對於世界本源的認識並不是科學意義上的結論，他們的結論並不是來自於任何可靠的實驗，而是哲學意義上的思辨結果，是對世界本源的一種主觀猜想。
在這次大競猜中德謨克里特的結論與現代對物質本源的認識最為接近，因此他被認為是現代原子論的鼻祖。德謨克里特認為世界是由一種不能被分割的原子構成，原子之外是完全的虛空，原子在不斷運動中，原子相互組合成為了各種物質。原子起初是自然哲學中的概念，西方對於原子的稱呼來自於古希臘語的ατομος（意為“不可分割的”）。而中文中，原子早前的譯名“莫破”也來源於此。自然哲學中的原子論在許多文化中都有記述，中國的墨子曾提出物質分割到一定程度就不能再分割下去了。德謨克里特這一觀點在牛頓時代都未能被超越，牛頓對於原子認識幾乎就是德謨克里特翻版，牛頓認為物質是由實心、有質量、堅硬、不可穿透、可運動的粒子組成。
1955年希臘發行的20德拉克馬正面為德謨克里特，德謨克里特是世界上現有已發行紙幣上出現的科學家形象年代最早的一位（如圖1）。這張紙幣的背面為19世紀下半葉德國畫家費爾巴哈的作品《柏拉圖之會飲篇》，該畫作的內容是柏拉圖的對話著作《會飲篇》中所描述的場景，這篇對話所描寫的是悲劇家阿伽松為了慶祝自己的劇本獲獎，邀請了幾位朋友到家中會飲、交談。參加者有修辭學家斐德羅、喜劇家阿里斯托芬、哲學家蘇格拉底等人。畫面的正中為宴會主人阿伽松，阿伽松端著酒杯，頭帶月桂樹葉花環，舉止典雅，他正在歡迎客人亞西比德（Alcibiades，古雅典將軍、政治家，蘇格拉底的死黨），已喝醉的亞西比德正被攙扶著走下臺階，右側桌子旁是蘇格拉底正在和他人交談。
圖1 1955年希臘發行的20德拉克馬紙幣
1967年希臘還發行了一張100德拉克馬紙幣（如圖2），其正面左邊也是德謨克里特頭像，為了紀念他所提出的原子論，右邊為盧瑟福所提出的原子核式模型示意圖，背面建築為雅典學院，這一建築與雅典大學、希臘國家圖書館並稱為新古典主義建築三部曲，兩根愛奧尼亞式高柱上分別是持矛盾的智慧女神雅典娜和持豎琴的太陽神阿波羅，臺階下的兩個雕像分別是蘇格拉底和他的學生柏拉圖，三角形的屋簷上是以宙斯為中心的希臘諸神的雕塑。
圖2 1967年希臘發行的100德拉克馬紙幣
德謨克里特原子論的觀點是超前的，雖然它並不是科學的結論，這也顯示了哲學思辨的力量，直到2000年後英國科學家道爾頓才提出了近代意義上的原子論。更為精確的原子核式結構是1910年盧瑟福和他的學生所發現的，他們用粒子去轟擊一張金箔時發現極少數粒子被金箔反彈回來了，由於粒子比電子重，按照當時的原子葡萄蛋糕模型這種現象相當於用一枚炮彈去打一張報紙卻被報紙反彈回來一樣荒謬。盧瑟福沒有放過這一反常現象，透過認真的思考終於提出了原子核式模型，原子核式模型認為原子的質量幾乎全部集中在直徑很小的核心區域，叫原子核，電子在原子核外繞核作軌道運動。盧瑟福透過粒子散射實驗，無可辯駁的論證了原子的有核模型，因而一舉把原子結構的研究引上了正確的軌道，於是他被譽為原子核物理學之父。
從此原子核式模型的影象成為了科學的象徵，除1967年希臘發行的100德拉克馬紙幣外，盧瑟福的原子核式結構圖也是經常出現在其它國家發行的紙幣圖案上，例如1968年以色列發行的以愛因斯坦主題的5以色列鎊，2003年丹麥發行以玻爾為主題的500克朗上的鐳射防偽標誌，1994年法國發行的以居里夫婦為題的500法朗，奧地利發行的1000先令上都出現了原子核式結構的圖案（如圖3）。
圖3 紙幣上的原子核式結構
盧瑟福1871年生於紐西蘭，1908年，盧瑟福獲得該年度的諾貝爾化學獎。更為神奇的是盧瑟福一生培養了大量的諾貝爾獎獲得者，堪稱諾貝爾獎的搖籃。如：1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學獎；1922年，盧瑟福的學生阿斯頓獲諾貝爾化學獎；1922年，盧瑟福的學生玻爾獲諾貝爾物理獎；1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；1935年，盧瑟福的學生查德威克獲諾貝爾物理獎；1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；1951年，盧瑟福的學生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝爾物理獎；1978年，盧瑟福的學生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。
為了紀念這位紐西蘭科學家1992年紐西蘭發行了100紐西蘭元（如圖4），這是紐西蘭最大面額的貨幣，其正面為盧瑟福像，諾貝爾獎章以及放射性衰變曲線（如圖5），盧瑟福獲得諾貝爾獎就是因為他對元素蛻變以及放射化學的研究。背面為紐西蘭的金絲雀，紅櫸樹，左下角是南島地衣飛蛾，艾格林頓山谷。紐西蘭發行的100紐西蘭元還有1999，2006，2016發行的塑膠基片貨幣，仍然以盧瑟福為主題，貨幣的設計大同小異。
圖4 1992年紐西蘭發行的100元紙幣
圖5 100紐西蘭元上的放射性衰變曲線
原子的核式模型雖然近似的描述了原子的結構，但這個模型卻與經典物理學是牴觸的。因為按照經典電動力學的原理，做圓周運動的帶電粒子是要向外產生電磁輻射的，因此電子在原子核外做圓周運動時會因為向外的電磁輻射快速的損失能量並“墜落”到原子核中，因此在經典物理體系下盧瑟福的原子結構是不穩定的。
1913年玻爾對盧瑟福的原子模型進行了修正，他認為電子可以穩定的運轉在具有一定能級差的軌道上，不會對外輻射能量。但玻爾的原子模型仍然肯定了電子軌道的存在，最終解決這一問題需要量子物理的出場，根據量子理論，原子核外的電子並不存在經典意義上的執行軌道，電子只是以機率出現在不同的位置，所謂的電子軌道只是電子出現機率最大的地方罷了。
從原子論二千多年的發展史可以看出，科學的發展是一個永遠沒有終點不斷迭代演化的過程，推動科學發展的核心動力是人類對自然界未知領域的強烈好奇心，是源於古希臘“為了科學而科學”的科學精神。
原標題：鈔票上的物理學史——原子論的提出
來源：現代物理知識雜誌
編輯：Eric、yrLewis
