把一個物體切成兩半，如此反覆地切，能否一直切下去

科學大爭論

「一尺之棰，日取其半，萬世不竭。」這是《莊子》記載的惠施的話，現在經常有人把它當做是有關物質無限可分的命題，其實莊子是把它和「卵有毛」、「雞有三足」等用來狡辯的謬論列在一起的，並不真把它當回事。

與惠施差不多同時代的古希臘哲學家倒是認真地探討過類似的問題：把一個物體切成兩半，再切成兩半，如此反覆地切，是不是能夠沒完沒了地切下去，還是切到一定程度就無論如何切不了了?德謨克利特認為切到最後就會切到最小的組成部分，再也切不動了。

德謨克利特用另外一個思想實驗來說明這一點。

他讓我們想像在海邊漫步，問道：海里的水是不是連續的?如果一直把水分割下去會怎樣呢?他打了一個比方，沙灘遠遠地看去是連續的，走近了看則是由一粒粒沙子組成的。他設想，如果把水分割成越來越小的水滴，最終會是再也沒法分割的「水粒」。因此表面上看是連續的物體，都是由不連續的最小粒子組成的。德謨克利特把這種沒法再分割的粒子稱為原子，希臘語的意思就是「不可分割」。

巴門尼德是這麼推理的：

真空是不可能存在的，因為真空就是無，說某種東西是真空，相當於說它是沒有東西，這是自相矛盾的。既然真空不存在，那麼運動是不可能的，因為物體運動需要真空，沒有真空的話就沒有物體移動的空間。巴門尼德進而否認存在多個事物，唯一真實存在的只有一個包含了一切的無限事物，它是不會變化的。它如果發生了變化，就意味著要從「無」產生「有」，或者讓「有」變成「無」，這都是自相矛盾，是不可能的。所以一切運動、變化都是虛假的。

你也許會覺得巴門尼德的推理偷換概念、牽強附會。不過要駁倒它，卻不是那麼容易。留基伯試圖用原子論來調和「變」與「不變」、「有」與「無」的矛盾。事物的組成單位原子是不變的，不能產生也不能消滅，但是原子之間的重新組合改變了事物的形狀，讓它在表面上發生了變化。留基伯同意巴門尼德所說的，事物的運動必須要有真空，但是他認為，既然我們能夠感覺到事物的運動，那麼一定存在真空。真空和原子。是組成宇宙的兩種基本元素。

巴門尼德的學生芝諾從另一個角度否定運動的存在：你要走完全程，需要先走過給定距離的一半，為此又必須先走過一半的一半，一半的一半的一半……直至無窮，這樣的話你相當於呆在原地了。芝諾還有一個更著名的悖論：長跑冠軍阿基里斯永遠追不上烏龜，也是玩類似的無限遊戲：當阿基里斯到達烏龜的起跑點時，

烏龜又走了一小段路了，阿基里斯必須再走過這一小段路，而烏龜又向前走了。這樣阿基里斯可無限接近，但永遠追不上烏龜。為了解決這些運動悖論，留基伯否認事物可以無窮地分下去，假定存在不可再分的最小單位原子。

德謨克利特把留基伯的原子論創建成了一個精緻而完備的體系。根據這個理論體系，宇宙只由原子和真空這兩種基本元素構成。原子是最小的、不可分割的、不可見的物質粒子。永恆地存在於無限的虛空之中，既不能被從無中創造，也不能被消滅。原子在數量上是無限的，在形式上是多樣的。原子在真空中隨機地運動，偶爾能夠碰撞在一起結合成團。這些結合有的比較穩定，有的較不穩定。不穩定的結合將很快地分離，而較穩定的結合保留下來，並結合進越來越多的原子。事物的任何變化都是原子的結合和分離引起的。德謨克利特還試圖用原子的形狀來說明物質的性質，例如水原子是圓球形的，而火原子則有銳利的邊緣。

德謨克利特原子論與現代原子理論有很多相似之處，其實並不是很重要，更重要的是他在其中體現出來的還原論和決定論的科學思想：試圖根據少數基本觀念解釋整個世界，並且以數學為工具，加以定量的研究。德謨克利特也提出了機械論思想。把宇宙當成一個高度複雜的機器。同時，德謨克利特也是徹底的唯物主義者，在對世界的解釋中否認任何超自然的精神因素。他認為神根本就不存在，是原始人由於恐懼和無知，為了解釋未知事物而臆造出來。靈魂也不是什麼神秘的東西，也是由原子構成的，只不過是最精緻、最活潑的原子，人體死亡，原子分離，靈魂也隨之消失。

很顯然，在一個幾乎所有的人都信奉神靈、迷信超自然力量的社會，德謨克利特的思想觀念會被認為是離經叛道的，必然會招致激烈的批評。據說柏拉圖極其討厭德謨克利特，曾經聲稱應該把德謨克利特的著作全部燒掉。柏拉圖本人倒是相信原子的存在，並提出了自己的原子論來解釋氣、土、火、水四種元素的性質，但是在其全部著作中卻隻字不提德謨克利特。

柏拉圖的學生亞里士多德

卻完全不相信原子的存在，在著作中對原子論做了一系列反駁。我們現在能夠知道留基伯、德謨克利特的原子論思想，在一定程度上還得感謝亞里士多德對他們的觀點的轉述，因為他們的著作都已遺失了。亞里士多德不相信真空的存在，也不相信原子的存在。他認為物質是連續的，可以無限分割下去，不存在不可分割的最小單位。亞里士多德對原子論有一些具體的責難。例如，原子論認為原子處於不停的運動之中，亞里士多德問道，原子一開始是怎麼運動起來的呢?換句話說，誰給了原子第一推動力呢?按當時的共識，物體要運動起來，就必須有力的作用。

這個時候的爭論還處於哲學爭論的階段，不可能通過實驗來證明孰是孰非。古希臘哲學家也不習慣用實驗來解決爭端。他們寧願只靠推理來提出和證明某個觀點。但是只靠推理往往不能給出定論，一個觀點能否被接受，就要訴諸其提出者的名望和權威了。亞里士多德比德謨克利特更出名也更權威，人們也就更願意相信他。結果，在德謨克利特之後相當長時期內，除了伊壁鳩魯、

盧克萊修等少數唯物主義哲學家，幾乎沒有人相信原子論。伊壁鳩魯對原子論做了一番改造，卻給它帶來了更多問題。他認為原子不論其大小、形狀，都在以相同的速度運動，緩慢地直線下降。果真如此的話，原子又怎麼能夠相互碰撞呢?伊壁鳩魯不得不假定，原子在下降過程中偶爾會突然轉向撞到了一起。

到了文藝復興時期，宗教勢力的壓迫在西方世界減弱，又有西方學者對原子論感興趣。伽利略就是這個時期最早相信原子存在的學者之一。但是要讓人們接受原子論，首先必須解決一個問題：真空到底存不存在?

當時的學者普遍認為真空是不可能存在的，就連伽利略也接受亞里士多德關於「大自然討厭真空」的說教。伽利略的追隨者托里切利在1643年製造出了氣壓計：他把一根玻璃管灌滿了水銀，再將其倒立垂直放進一碗水銀中，玻璃管中的水銀柱會下降，頂端部分變空了。

那是不是真空?許多人仍然認為那不是真空，而是存在某種不可見的物質。1646年，法國物理學家、哲學家帕斯卡聽說了托里切利的氣壓計實驗，做了重複，認為它證明了真空的存在。而玻璃管里的水銀之所以不會全流走，是因為空氣壓力的緣故，氣壓的高低可以用氣壓計測出來。一旦真空被證明是存在的，反對原子論的一大理由就不成立了。法國科學家伽森狄根據托里切利和帕斯卡的氣壓實驗提倡原子論，並首次把原子的集合稱為分子。

在英吉利海峽的另一頭，

波義耳也做了很多真空實驗，也相信原子論。但是他不相信原子的運動是隨機的，認為原子怎麼運動和向哪裡運動要由上帝來決定。波義耳相信原子論，還與他熱衷於鍊金術有關。鍊金術士相信物質是由不可見的微粒組成的。這種微粒論與原子論很相似，不同的是鍊金術士認為微粒還可以分成內、外兩層，水銀能夠穿透金屬微粒，改變其內層結構，從而能將其他金屬變成金子。

牛頓同樣是個鍊金術士，他也相信微粒論。他甚至認為光也是由微粒組成的。另一位大學者、法國數學家笛卡兒也支持原子論，雖然他並不相信真空的存在。此時的原子論與古希臘時期並無太大的不同，仍然只是一種哲學學說，要讓人們接受它還必須訴諸權威。有笛卡兒、牛頓這兩位大權威的支持，原子論很快就被普遍接受了。

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