薛定谔的猫:改变物理学的50个实验
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约公元前430年

研究人员:

恩培多克勒

研究领域:

气体学

结论:

空气是一种物质

空气算是“物质”吗?

恩培多克勒探索万物的根源

阿格里真托镇位于西西里岛的西南海岸线中央,这里矗立着一座座美丽的希腊神庙遗迹,它们傲然耸立在高高的山脊上,沐浴着地中海明媚的阳光。镇里还有一座宏伟的露天竞技场,公元前5世纪,希腊哲学家恩培多克勒就生活在这里。为了证明四元素理论,恩培多克勒曾做过一系列实验,这是世界上已知最早的科学实验。

四元素说

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数百年来,人类一直在探索世界的本源,并为此争论不休。泰勒斯认为水是万物之母,因为水既能凝结成冰,又能蒸发为气,所以它或许可以变幻成任何东西。其他人也曾提出过物质是由某些基本元素组成的。恩培多克勒宣称,一切物质都来自四种基本元素(或者说“根”)的组合,它们分别是土、气、火和水。他说,每种元素都希望回到自己原来所属的位置,所以土必然下沉,水流奔向大海,水里的气泡总会上升,火总是向着太阳升腾。

四“元素”说

这些元素恒久不变,爱将它们结合在一起,但总有纷扰会将它们拆开,这才有了万物的变化和流转。

不过这套理论也有一点问题,因为一些反对者提出,气不可能是一种元素:空气看不见也摸不着,什么都不是,所以它无法组成物质,更不能成为万物的根源。恩培多克勒指出,水里的气泡会上升,你能够看见那些气泡,它一定是某种物质。但批评者仍然不服,所以恩培多克勒设计了一个巧妙的实验——“淹没的水钟”。

当时的人们用漏壶来计时,陶壶的底部有一个孔,水可以从里面流出来。恩培多克勒堵上壶底的小孔,把漏壶倒扣过来按进海里,海水完全淹没了陶壶;等他把壶从水里拿出来的时候,陶壶的内底完全是干的,所以一定有什么东西把水挡在了外面。壶里只有空气,那么空气自然是一种物质,并非“什么都不是”。

土、气、水、火的四元素说流传甚广,直到两千多年后,罗伯特·波义耳重新定义了元素的概念,这才真正动摇了这套学说。

壮烈的结局

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恩培多克勒相信自己能够永生不朽,为了证明这一点,他率领追随者登上了西西里岛最东边的埃特纳火山。这是一座活火山,据说恩培多克勒直接跳进了冒烟的火山口。

有传说称,他的一只便鞋从火山口里喷了出来,但从那以后,再也没有人见过恩培多克勒。他的壮举听起来似乎不太明智,但他的名字却因此流传至今,所以,这也许真是成就不朽的好办法。