爱因斯坦的思想实验

德谟克利特的观点影响了此后无数的科学家，科学家们逐渐有了共识，原子组成分子，分子组成物质。但是此后将近两千年的时间，人类都没有办法证明分子和原子的存在，因为他们都太小了，看不见摸不着，直到1905年，一位25岁的天才科学家发表论文，找到了分子和原子存在的决定性证据。

这位科学家就是爱因斯坦。

但是你要注意，直到1960年代，人类才拥有分辨率足够高的电子显微镜，才能看到分子和原子的存在。那爱因斯坦是怎么在1905年就证明了原子的存在呢？他用的也是一个思想实验。

咱们来看看爱因斯坦是怎么想的。

爱因斯坦注意到一个现象，就是如果我们仔细观察比如飘浮在空中的灰尘，你会看到，灰尘在一直振动跳跃。它们会随机运动，离开原来的位置，慢慢地漂移。

这是因为灰尘与空气中的分子发生碰撞，无数的分子从东南西北撞过来，左撞右撞就把灰尘给撞偏了。

听到这，你可能觉得没什么出奇的，这是常识嘛。别着急，巧妙之处在后边。

爱因斯坦往更深处想了一层，如果咱们假设空气中的分子无穷小并且无穷多，那其实撞击的作用就会被平衡掉。因为分子无穷多嘛，有多少从左边撞过来的，就有多少从右边撞过来，有多少从上边撞过来的，就有多少从下边撞过来。那在每个瞬间，那颗灰尘受到的撞击都会被相互抵消，这样的话，那颗灰尘根本就不会移动。这就和咱们观察到的现实产生了矛盾。

通过这个思想实验，可以得出结论，一开始的那个假设就是错的。分子是有大小的，数量也是有限的。这样的话，撞击只是大部分抵消了，没法完全被抵消。

而且爱因斯坦发现，分子越小，两次撞击之间的间隔就越短，来自不同方向的撞击就越容易平衡并且相互抵消，微粒移动的距离就越少。

这样，爱因斯坦不仅证明了原子的存在，而且还找到了一种测量原子的方法，我们可以通过观察液体中漂移的微粒，测量它们到底漂移了多少，也就是从某一位置移动多少，就能计算出原子的大小。

也就是说，爱因斯坦只靠一个思想实验，再加上一点数学计算，就证明了分子和原子的存在，还找到了测量它们大小的方法。