第三卷 風起雲湧_3-35 分子、原子、質子、電子

天機院的交流會每月兩次，在初五和二十這兩日，劉福波在五月二十的交流會上丟了面子，拼著被雷擊的風險也要在六月初五之前證明電是物理現象。聽完了物理院化學院爭鬥的前因後果，趙維在心裡竊喜但是臉上一直裝作平靜，這些人還真是給力，這麼快就發現了摩擦起電，並且把它與雷電聯繫起來，化學院還搞出了銅鋅原電池，電學的大門已經被推開了。

趙維已經迫不及待要用攻城錘把電學開到一半的大門徹底「砸開」，於是他對劉福波一干人等說道：「行了，這次你們的危險行為我就不追究了，你們回天機院跟大家說一聲，初五的交流會我會去跟大家一起討論學習，順帶給你們物理院和化學院掰扯清楚。」

惹了這麼大的禍，太子竟然不追究，這讓劉福波他們喜出望外，對著趙維躬身作揖，嘴裡往外蹦的全是「殿下大人大量」、「我等唯殿下馬首是瞻」的馬屁，聽得童虎都起雞皮疙瘩。趙維讓童虎去監門禁軍那裡取來了那柄鋼槊，當時雷電第一次擊中的時候，巨大的電流從風箏、麻繩和鋼槊中流過，進入大地，風箏和麻繩當場就燒了起來，之後又連續被雷擊了兩次，風箏和麻繩早就燒成了灰，只剩下鋼槊插在地上，整個槊已經通體發黑，空心長桿上留下好幾處孔洞，槊鋒也已彎曲。

六月初五的交流會，因為太子說了要去，天機院在臨安的人幾乎都到齊了，就連太師都來了。趙維與眾人簡單地見禮之後，沒有直接說電的事，而是先提出了一套「假說」——分子原子假說：「我大致看了這兩年天機院的研究成果和文獻，對於物質的本質，我有這麼個假設，任何物體，木材也好、砂石也好，如果我們把它不斷地分割，不斷地切開，直到再也不能拆分下去的程度，它這個時候的單元，我稱之為分子，無數的分子拼湊在一起成為了物質的具體表現，分子是任何物質能夠保持化學性質的最小粒子，物質的形態不影響分子的結構，這就是我今日要說的「分子假說」，這一杯水，是由很多的水分子組成，無論它變成冰還是蒸氣，水分子還是原來的水分子，沒有發生變化。但是我們又知道，生石灰加水，會變成熟石灰，而且加到生石灰里的水並沒有完全被熱量蒸發掉，它有相當一部分進入到了熟石灰裡面，熟石灰與生石灰和水的化學性質都不一樣，這就叫化學變化，因為產生了化學變化，所以水分子的結構變了，不再是原來的水分子了，而是與生石灰的分子結合，變成了熟石灰的分子，這說明了什麼呢？」

化學院的安懷說道：「按照這個假設，分子還有更細緻的結構。」

「沒錯！」趙維說，「假設，組成分子的更小的粒子，叫做原子，它是化學反應的基本粒子，不同的原子，通過不同的組合，成為不同的分子，化學變化就是把分子拆開成原子，再組合成另外的分子的過程，這是「原子假說」……當然，無論是分子還是原子，目前都是「假說」，我們還沒有辦法直接觀察到分子或者原子的樣子，是圓的，還是尖的、方的，我們都還不知道，原子是不是最小的粒子，還有沒有更精細的結構，我們也沒有證據去證實，但是我們可以根據現有的物理和化學現象去驗證這個假說的合理性，至少目前來說，分子原子假說從邏輯上還是通順的。」.

在場的所有人都點了點頭，生物研究院的孟博舉了舉手，問道：「那動物植物呢？我們現在有了顯微鏡，醫學院和我們院在顯微鏡下看到，動物、植物在放大幾百倍的視野中，都是同樣的結構，包括人也是一樣，這種結構我們稱之為細胞，好像不是分子。」

趙維笑了笑說：「那說明，咱們看得還不夠小。顯微鏡是個偉大的發明，它讓咱們看到了細胞的結構，這很好，可是細胞是由什麼構成的呢？我也看過醫學院和你們生物院的文札，細胞的結構大致分為細胞膜、細胞質和細胞核，植物細胞還有細胞壁，甚至醫學院還看到了比動植物細胞更小、可以獨立活動的細菌，那麼你們搞清楚了細胞膜是什麼物質成分嗎？目前還沒有吧？一切的物質都是分子組成，在細胞級別的視野下，我們還不足以看清分子的結構，這就是我的回答……」

看大家都不再有異議，趙維接著說道：「看來大家都對分子和原子的這套假說比較認同，那麼這個假說以後就成為物質研究的理論基礎吧，直到以後再有人發現邏輯上的衝突，提出或者修正這個假說為止。我想，這種方式應該成為咱們天機院對未知問題的一種解題方法，我們對科學的探索才剛剛起步，知識和論據可謂相當缺乏，我認為，咱們就應該秉承這樣的一個原則，投入到以後的科學工作當中，我把這個原則歸納為八個字——大膽假設，仔細求證！遇到我們還不能完美解釋的現象，我們可以發揮想象力，提出一個假設，然後按照這個假設去推導其它的現象，遇到矛盾點再回頭仔細地修正假設，這樣一遍一遍地修正下去，假設總有一天能夠變成真理。」

講完了分子和原子，趙維這才開始說到電：「前段時間，聽說物理院和化學院發現了電，化學院認為呢，電是金屬物質變化更替中的一種現象，而物理院這邊認為，電有兩種，分為陰和陽，所有的物體都有陰陽兩種電，正常情況下陰陽平衡，物體就不表現出電的特性，在某些情況下，物體的陰陽屬性失衡，就會呈現出陰電或者陽電的特徵，比如摩擦，相互摩擦的兩個物體，一個會表現為陰，一個表現為陽，兩個表現為陽的物體靠近，會相互排斥，比如有些時候梳頭髮，你越梳，這頭髮就越是蓬鬆，因為每根頭髮絲都表現成同樣的電性，而不同電性的物體之間會相互吸引，陰陽電相互靠近到一定距離的時候，就產生放電的現象。那麼他們誰說的對呢？」

這時候大家都開始討論起來，有支持化學院的，也有支持物理院的，趙葵捋了捋下頜的白須，覺得物理院的說法有道理，但是化學院放電產生火球又是他親眼所見，於是問道：「難道說？他們兩邊都有道理？」

趙維點點頭，對趙葵豎起拇指說：「老師所言極是，我的結論是，兩個院說的都對！先說物理院的，我認為，電並不是像水這種有形的物質，而是一種在某些特殊條件下看得到、感覺得到但是永遠摸不著表象存在，物理院的解釋，自然界中存在電荷，電荷分陰陽，所有的物體都帶有電荷，只是平時陰陽電荷平衡，所以表現成不帶電，在某種條件下，可以使物體的某一種電荷產生了單向的轉移，陰陽電荷不平衡，就表現出了帶電的特徵，而離開這種條件之後，陰陽電荷會有歸中的趨勢，像絲帕摩擦過的玻璃棒，再與絲帕接觸，陰陽電荷就會發生中和，只是這種時候電荷的轉移量很少，也許我們看不到，但是自然界的陰陽電荷中和，我們就能很清楚地看見，也能聽見了，那就是打雷！大家不難理解，雲層應該是水汽組成的吧？雲層受太陽照射、與風發生摩擦，就有可能帶電，大地也是一樣，甚至不同的雲層帶不同的電荷，如果兩塊帶異種電荷的雲層碰到一起，就會發生劇烈的放電，或者雲層與地面帶不同電荷，也會劇烈放電，因為自然界的電荷量非常大，所以我們就可以看到明顯的電光，聽到爆炸一樣的聲音。關於這一點呢，劉福波他們幾個，用了一個十分危險的試驗證實了，他們在雷雨天氣下放風箏，一道雷電就沿著風箏的麻繩劈下來了，幸好，被雷劈的時候，他沒接觸風箏線，風箏通過麻繩和一柄鋼槊插在地上，沒有把他自己作為天地間放電的通道，撿回來一條命，當然他也沒有完全躲開，腿上被雷電擊傷了。」

說到這裡，劉福波他們就面露愧色，趙維接著說：「再說化學院的，物理院的解釋合理，同樣的解釋套用到化學院的發現中，我認為，也能解釋得通。化學院通過不同金屬在稀硫酸里反應速度的不同，給金屬的活性排了次序，鋅、鐵、錫、鉛、銅、銀、金，越靠後的金屬，活性越低，不同的金屬同時放到硫酸裡面，會因為金屬活性的差異，而形成電荷的不平衡，當它們暴露在空氣中的部分接觸到一起的時候，就會產生放電，這就是化學院發現電的解釋，和物理院對電的解釋其實是殊途同歸吧？不過推導到這個程度呢，我就在分子原子假說的基礎上，又有了一個更深的分析，那就是，原子就是由兩種更細小的粒子組成，一種帶陰電，一種帶陽電，每個原子的陰電陽電都是天然平衡的，而化學反應也是由陰陽電荷的轉移主導，但是化學反應中帶電荷粒子的轉移卻沒有引起原子質量的變化，這就說明，帶陰電的粒子和帶陽電的粒子，它們的質量嚴重不對等，我們假設原子的質量都集中在陽電粒子上，而陰電粒子的質量和陽電粒子比起來實在太小，那麼這麼一來，不僅原子結構有了進一步的解析，化學反應的基本邏輯也清晰了。」

說著，趙維在背後的黑板上畫出了假設的原子結構圖，接著說道：「按照剛才的推導分析，原子的結構應該是這樣的，陽電粒子佔據著原子質量的絕大多數，我們就叫它質子，而陰電粒子幾乎就是為了平衡陽電而存在，質量微乎其微，那就叫它電子……以銅和鋅浸入硫酸為例，鋅的金屬活性更強，它更容易失去電子，但是電子沒有直接進入硫酸之中，而是沿著金屬導線一直運動到銅這邊，然後從銅片表面進入到硫酸之中，這樣的話就在金屬之中形成了電流，失去電子的鋅片的原子，就呈現出陽電特徵，不斷逸散在硫酸中，向銅片這邊運動，但是失去電子的鋅原子並沒有在銅片這邊重新獲得電子，獲得電子的是硫酸里的另一種原子，這種原子從銅片上獲取了電子之後，變成了一種氣體物質，一種很輕的、很容易燃燒的氣體物質，失去電子的鋅原子替代了這種氣體的原子，與帶陰電的硫酸的殘餘分子結合，形成了另一種新的物質……」

講到這裡，趙葵忍不住帶頭拍手而笑，所有人都有一種眼前豁然開朗的感覺，太子不愧是太子，不愧是天機院的創始人，不愧是當今科學的第一人，會場中響起了雷鳴般的掌聲。