第三卷 风起云涌_3-35 分子、原子、质子、电子

天机院的交流会每月两次，在初五和二十这两日，刘福波在五月二十的交流会上丢了面子，拼着被雷击的风险也要在六月初五之前证明电是物理现象。听完了物理院化学院争斗的前因后果，赵维在心里窃喜但是脸上一直装作平静，这些人还真是给力，这么快就发现了摩擦起电，并且把它与雷电联系起来，化学院还搞出了铜锌原电池，电学的大门已经被推开了。

赵维已经迫不及待要用攻城锤把电学开到一半的大门彻底「砸开」，于是他对刘福波一干人等说道：「行了，这次你们的危险行为我就不追究了，你们回天机院跟大家说一声，初五的交流会我会去跟大家一起讨论学习，顺带给你们物理院和化学院掰扯清楚。」

惹了这么大的祸，太子竟然不追究，这让刘福波他们喜出望外，对着赵维躬身作揖，嘴里往外蹦的全是「殿下大人大量」、「我等唯殿下马首是瞻」的马屁，听得童虎都起鸡皮疙瘩。赵维让童虎去监门禁军那里取来了那柄钢槊，当时雷电第一次击中的时候，巨大的电流从风筝、麻绳和钢槊中流过，进入大地，风筝和麻绳当场就烧了起来，之后又连续被雷击了两次，风筝和麻绳早就烧成了灰，只剩下钢槊插在地上，整个槊已经通体发黑，空心长杆上留下好几处孔洞，槊锋也已弯曲。

六月初五的交流会，因为太子说了要去，天机院在临安的人几乎都到齐了，就连太师都来了。赵维与众人简单地见礼之后，没有直接说电的事，而是先提出了一套「假说」——分子原子假说：「我大致看了这两年天机院的研究成果和文献，对于物质的本质，我有这么个假设，任何物体，木材也好、砂石也好，如果我们把它不断地分割，不断地切开，直到再也不能拆分下去的程度，它这个时候的单元，我称之为分子，无数的分子拼凑在一起成为了物质的具体表现，分子是任何物质能够保持化学性质的最小粒子，物质的形态不影响分子的结构，这就是我今日要说的「分子假说」，这一杯水，是由很多的水分子组成，无论它变成冰还是蒸气，水分子还是原来的水分子，没有发生变化。但是我们又知道，生石灰加水，会变成熟石灰，而且加到生石灰里的水并没有完全被热量蒸发掉，它有相当一部分进入到了熟石灰里面，熟石灰与生石灰和水的化学性质都不一样，这就叫化学变化，因为产生了化学变化，所以水分子的结构变了，不再是原来的水分子了，而是与生石灰的分子结合，变成了熟石灰的分子，这说明了什么呢？」

化学院的安怀说道：「按照这个假设，分子还有更细致的结构。」

「没错！」赵维说，「假设，组成分子的更小的粒子，叫做原子，它是化学反应的基本粒子，不同的原子，通过不同的组合，成为不同的分子，化学变化就是把分子拆开成原子，再组合成另外的分子的过程，这是「原子假说」……当然，无论是分子还是原子，目前都是「假说」，我们还没有办法直接观察到分子或者原子的样子，是圆的，还是尖的、方的，我们都还不知道，原子是不是最小的粒子，还有没有更精细的结构，我们也没有证据去证实，但是我们可以根据现有的物理和化学现象去验证这个假说的合理性，至少目前来说，分子原子假说从逻辑上还是通顺的。」.

在场的所有人都点了点头，生物研究院的孟博举了举手，问道：「那动物植物呢？我们现在有了显微镜，医学院和我们院在显微镜下看到，动物、植物在放大几百倍的视野中，都是同样的结构，包括人也是一样，这种结构我们称之为细胞，好像不是分子。」

赵维笑了笑说：「那说明，咱们看得还不够小。显微镜是个伟大的发明，它让咱们看到了细胞的结构，这很好，可是细胞是由什么构成的呢？我也看过医学院和你们生物院的文札，细胞的结构大致分为细胞膜、细胞质和细胞核，植物细胞还有细胞壁，甚至医学院还看到了比动植物细胞更小、可以独立活动的细菌，那么你们搞清楚了细胞膜是什么物质成分吗？目前还没有吧？一切的物质都是分子组成，在细胞级别的视野下，我们还不足以看清分子的结构，这就是我的回答……」

看大家都不再有异议，赵维接着说道：「看来大家都对分子和原子的这套假说比较认同，那么这个假说以后就成为物质研究的理论基础吧，直到以后再有人发现逻辑上的冲突，提出或者修正这个假说为止。我想，这种方式应该成为咱们天机院对未知问题的一种解题方法，我们对科学的探索才刚刚起步，知识和论据可谓相当缺乏，我认为，咱们就应该秉承这样的一个原则，投入到以后的科学工作当中，我把这个原则归纳为八个字——大胆假设，仔细求证！遇到我们还不能完美解释的现象，我们可以发挥想象力，提出一个假设，然后按照这个假设去推导其它的现象，遇到矛盾点再回头仔细地修正假设，这样一遍一遍地修正下去，假设总有一天能够变成真理。」

讲完了分子和原子，赵维这才开始说到电：「前段时间，听说物理院和化学院发现了电，化学院认为呢，电是金属物质变化更替中的一种现象，而物理院这边认为，电有两种，分为阴和阳，所有的物体都有阴阳两种电，正常情况下阴阳平衡，物体就不表现出电的特性，在某些情况下，物体的阴阳属性失衡，就会呈现出阴电或者阳电的特征，比如摩擦，相互摩擦的两个物体，一个会表现为阴，一个表现为阳，两个表现为阳的物体靠近，会相互排斥，比如有些时候梳头发，你越梳，这头发就越是蓬松，因为每根头发丝都表现成同样的电性，而不同电性的物体之间会相互吸引，阴阳电相互靠近到一定距离的时候，就产生放电的现象。那么他们谁说的对呢？」

这时候大家都开始讨论起来，有支持化学院的，也有支持物理院的，赵葵捋了捋下颌的白须，觉得物理院的说法有道理，但是化学院放电产生火球又是他亲眼所见，于是问道：「难道说？他们两边都有道理？」

赵维点点头，对赵葵竖起拇指说：「老师所言极是，我的结论是，两个院说的都对！先说物理院的，我认为，电并不是像水这种有形的物质，而是一种在某些特殊条件下看得到、感觉得到但是永远摸不着表象存在，物理院的解释，自然界中存在电荷，电荷分阴阳，所有的物体都带有电荷，只是平时阴阳电荷平衡，所以表现成不带电，在某种条件下，可以使物体的某一种电荷产生了单向的转移，阴阳电荷不平衡，就表现出了带电的特征，而离开这种条件之后，阴阳电荷会有归中的趋势，像丝帕摩擦过的玻璃棒，再与丝帕接触，阴阳电荷就会发生中和，只是这种时候电荷的转移量很少，也许我们看不到，但是自然界的阴阳电荷中和，我们就能很清楚地看见，也能听见了，那就是打雷！大家不难理解，云层应该是水汽组成的吧？云层受太阳照射、与风发生摩擦，就有可能带电，大地也是一样，甚至不同的云层带不同的电荷，如果两块带异种电荷的云层碰到一起，就会发生剧烈的放电，或者云层与地面带不同电荷，也会剧烈放电，因为自然界的电荷量非常大，所以我们就可以看到明显的电光，听到爆炸一样的声音。关于这一点呢，刘福波他们几个，用了一个十分危险的试验证实了，他们在雷雨天气下放风筝，一道雷电就沿着风筝的麻绳劈下来了，幸好，被雷劈的时候，他没接触风筝线，风筝通过麻绳和一柄钢槊插在地上，没有把他自己作为天地间放电的通道，捡回来一条命，当然他也没有完全躲开，腿上被雷电击伤了。」

说到这里，刘福波他们就面露愧色，赵维接着说：「再说化学院的，物理院的解释合理，同样的解释套用到化学院的发现中，我认为，也能解释得通。化学院通过不同金属在稀硫酸里反应速度的不同，给金属的活性排了次序，锌、铁、锡、铅、铜、银、金，越靠后的金属，活性越低，不同的金属同时放到硫酸里面，会因为金属活性的差异，而形成电荷的不平衡，当它们暴露在空气中的部分接触到一起的时候，就会产生放电，这就是化学院发现电的解释，和物理院对电的解释其实是殊途同归吧？不过推导到这个程度呢，我就在分子原子假说的基础上，又有了一个更深的分析，那就是，原子就是由两种更细小的粒子组成，一种带阴电，一种带阳电，每个原子的阴电阳电都是天然平衡的，而化学反应也是由阴阳电荷的转移主导，但是化学反应中带电荷粒子的转移却没有引起原子质量的变化，这就说明，带阴电的粒子和带阳电的粒子，它们的质量严重不对等，我们假设原子的质量都集中在阳电粒子上，而阴电粒子的质量和阳电粒子比起来实在太小，那么这么一来，不仅原子结构有了进一步的解析，化学反应的基本逻辑也清晰了。」

说着，赵维在背后的黑板上画出了假设的原子结构图，接着说道：「按照刚才的推导分析，原子的结构应该是这样的，阳电粒子占据着原子质量的绝大多数，我们就叫它质子，而阴电粒子几乎就是为了平衡阳电而存在，质量微乎其微，那就叫它电子……以铜和锌浸入硫酸为例，锌的金属活性更强，它更容易失去电子，但是电子没有直接进入硫酸之中，而是沿着金属导线一直运动到铜这边，然后从铜片表面进入到硫酸之中，这样的话就在金属之中形成了电流，失去电子的锌片的原子，就呈现出阳电特征，不断逸散在硫酸中，向铜片这边运动，但是失去电子的锌原子并没有在铜片这边重新获得电子，获得电子的是硫酸里的另一种原子，这种原子从铜片上获取了电子之后，变成了一种气体物质，一种很轻的、很容易燃烧的气体物质，失去电子的锌原子替代了这种气体的原子，与带阴电的硫酸的残余分子结合，形成了另一种新的物质……」

讲到这里，赵葵忍不住带头拍手而笑，所有人都有一种眼前豁然开朗的感觉，太子不愧是太子，不愧是天机院的创始人，不愧是当今科学的第一人，会场中响起了雷鸣般的掌声。