马云“我对钱没感觉”，撒贝宁“那要是1摩尔钱呢？”

刘萝卜锅

品质源于技术 服务源于态度

这是阿什卡微信公众号的第596篇原创文章

首发于2018年12月21日

▽

是啥成就了这个世界？钱吗？当然不是。

2600年前，哲学之父泰勒斯给出了答案：水是万物的本源。

这是不用神来解释世界的最早答案，可以说相当厉害了。但他的学生阿那克西曼德不满意：水是有形之物，拿来当世界本源，太low，一点也不哲学。作为世界本源，一定是无定形之物，酱紫逼格才够高，哲学味道才够浓烈嘛。

那么，这个无定形之物是啥子咧？

阿那庄严地举起食指：就叫无定形（音译：阿派朗）。

这位童鞋请收回你的中指。阿那的观点其实很深刻：就算万物是水变的，那也没解释万物本源——水又是啥构成的呢？所以，阿派朗不仅很高明，而且很哲学——用抽象概念来解释世界。

然而，阿派朗是个什么鬼？世界本源这么重要的自然科学问题，你甩一个纯粹的哲学概念来搪塞，是混不过去的。

所以，阿那的学生阿那克西米尼悍然出手：万物本源是气。既具体，又无定形，完美调和师父和师祖之间的矛盾，欧耶~

然而世界已经很乱了。

毕达哥拉斯说，这么直观地还原世界，还是low。出来看世界，就要看本质：天下万物，唯数不破，所以万物是数。

老子表示同意：道生一，一生二，二生三，三生万物。呃…老子说的其实是，道生万物。但道又是啥？道可道非常道…

赫拉克利特王子感觉这些都太虚，决定玩一把狠的。他把王位让给弟弟，自己下乡。在这个广阔的天地，他找到了万物的本源：火。

但火只是一名演员，操纵演员的，是著名导演逻各斯。逻导演不变不动，不生不灭，呃…他不是上帝本人，而是万物的总规律。

撕到这里，具象、抽象相爱相杀，可以说很哲学了。所以，恩培多克勒医生决定脚踏实地：揪着万物怎么“生成”，是不会有结果的。不如研究下万物由啥“构造”。我看了下，狠明显，万物都是四个基本元素“水、火、土、气”构成的，大家四处找找看，害有比这四个家伙更基本的么？憋费劲了，我就知道没有。四元素在爱和恨的支配下，分分合合，各种勾兑，就有了万物…

这个想法太美妙了，所以全世界都想到了。

比如中国的“金木水火土”在阴阳的支配下相生相克，就有了万象万物。这就是著名的阴阳五行。

恩医生脚踏实地的精神很感人。所以德谟克利特决定，再踏实一点，一揽子解决世界所有问题：世界无非就是实体和虚空，而实体只能是小颗粒组成的。不信你切切看。切到最后，不能再分了，你就得到一种最小的颗粒——原子。原子各种排列组合，构成了万物。

剧情发展到这儿，有人可能会惊呼：哇，太牛了吧，2400多年前就提出原子论！

其实，平胸而论，原子论比起道、数、五行、四元素、无定形，并没有高到哪里去。因为这都是凭着智慧的脑瓜在脑补，听谁的都有道理，可谁也拿不出让人无法拒绝的证据。

所以，打了2000多年的口水仗，也没搞出个子午卯酉。

直到1803年，道尔顿创立了原子说。为啥创立原子说的不是德谟克利特呢？因为道尔顿是用证据创立的理论。

我们现在知道，碳氧合体，可以产生两种气体：一氧化碳CO、二氧化碳CO2。

道尔顿量了下，两种气体中，碳和氧的比重关系是这样的：

一氧化碳，碳：氧=5.4：7

二氧化碳，碳：氧=5.4：14

看出门道没?两种气体所含的氧，重量之比为1：2。是个整数。

这说明啥呢？只有元素是“一个一个的”，而不是无限可分的，才会出现这种情况。

但是，孤证不立。所以，道尔顿再接再厉，分析了沼气等其他化合物，结果如他所愿：当甲乙两种元素联姻，可以生成不同的化合物时，如果甲的重量恒定，那么，乙在各化合物中的重量成简单的倍数比。这就是著名的倍比定律。道尔顿以此论证了他的原子说。

之后，化学家们一拥而上，量来量去，以精确的数据证实了倍比定律。

道尔顿提出，原子是构成物质的最基本的砖块，每一种元素只包含一种原子，而这些原子的聚散离合——产生化学反应，形成了一切物质。

有实验数据，有理论解释，可以征服世界了吧？当然不可以。

那时，热力学定律以其形式的优美、验证的坚硬，令世界臣服。能量可以被定量，可以被测量。所以，世界凭啥不是“能量”的，而非要是劳什子“原子”的？你那个“倍比”，为啥不是能量的baby？

于是，以玻尔兹曼为代表的原子论、以奥斯特瓦尔德为代表的唯能论，两大兵团烽烟再起。

撕归撕，科学家们发现，使用“原子”这个假设，很多现象变得更容易解释。

化学家吕萨克相信原子论。1804年，他做了个实验，然后提出：在同温同压下，相同体积的不同气体，含有相同数目的原子。用来支持道尔顿。

万万没想到，第一个站出来反对的，居然是道尔顿。他说：不同的原子大小、重量都不一样，所以相同体积的气体，原子数量怎么可能相同呢？

化学家相争，谁能裁判？唯有律师。

意大利的阿伏伽德罗律师不热爱本职工作，于是刻苦钻研数学、物理，终于转型为一名化学家。

他用律师的眼睛研究了吕、道二人的呈堂证供，理出了本案的关键：分子没出席作证。

刘萝卜锅

1811年，阿佛加德罗指出，原子只是参加化学反应的最小单位，但它们不太可能以最小单位裸奔于世。不管是同类结合，还是异类化合，总之，它们都是结成分子出来见人的。

所以，吕老师的说法可以改一下：在同温同压下，相同体积的不同气体，含有相同数目的分子。

大家看了800遍，终于找到区别，只改了一个字：原子改成分子。

但这一个字，拯救了吕萨克气体实验定律：气体是以分子的形式存在的，而体积呢，是分子之间的距离决定的。所以，体积也就跟原子大小无关了。

这下完美了：既肯定了道尔顿的原子，又符合吕萨克的实验。所以，这条定律叫做“阿伏伽德罗定律”，也叫四同定律。就是不叫“吕萨克定律”。差之毫厘，谬以千里啊！

然而新问题又来了：同压同温下，任何气体的分子数都相同，那么，这就应该是个常数。谁来数一数，这个常数是多少？

原子、分子看不见摸不着，证明它存在都困难，怎么数？这是个大问题。

解决这个问题的前提是：分子确实存在。

1827年，苏格兰的布朗玩显微镜，发现水中的花粉颗粒乱蹿乱动，不停不休，这是咋回事呢？

为了解答布朗效应，各路神仙小试牛刀，几十年也没搞清楚。终于等来了屠龙刀。

1905年，爱因斯坦假设分子是粒子，分子做热运动，顺便把花粉撞来撞去，导致花粉乱蹿乱动。这个理论预言了花粉的运动规律，只等验证。只要实验符合理论，就可以认定原子说。

验证的条件之一，就是要得到那个常数。

老爱从长波极限、溶质分子、分子运动论、临界乳光等各种角度，给出了7种测量这个常数的方法。实际上，老爱曾用长波极限理论算出这个常数是6.17×10^23，但他用溶质分子算出的数据是2.1×10^23。差距太大。自己又是实验渣，只好等实验大咖来落实。

1908年，法国物理化学教授让·佩兰决定啃下这块硬骨头。他选用藤黄配置乳浊液，使用离心分类法，花了几个月时间，得到了颗粒均匀的乳浊液。他称出乳浊液的比重，和水相比，得到乳浊液的密度，又称出干燥的藤黄颗粒质量，算出其密度。

接着，佩兰用显微镜观察，统计了乳浊液中藤黄颗粒丰度，用三种办法测量了颗粒半径…..□□□□□□□□□（此处删除2万字）

粒子运动状态，与爱因斯坦的理论预测符合得非常好。理论和实验都证明了原子说靠谱。

刘萝卜锅

佩兰团队通过多种实验，取得海量数据，得到了一组常数值：

6.8×10^23（类似气体的乳浊液分布法）

6.2×10^23（类似液体的乳浊液分布法）

6.0×10^23（测浓乳浊液骚动法）

6.5×10^23（测平移布朗运动法）

6.5×10^23（测转动布朗运动法）

粗略平均值：6.4×10^23

为了纪念阿伏伽德罗的贡献，佩兰管这个常数叫做：阿伏伽德罗常数。

如今，阿伏伽德罗常数的定义是：0.012kg碳12中，所包含的碳12的原子数量。

它的值是：6.02214129 ±0.000 000 27×10^23

我们知道，定量，是科学大厦的基础。而人类用来定量的基本单位，有7个：

长度：米(m)

质量：千克(kg)

时间：秒(s)

温度：开尔文(K)

电流：安培(A)

物质的量：摩尔(mol)

发光强度：坎德拉(cd)

其中，摩尔就是用阿伏伽德罗常数来定义的：每1摩尔任何物质，含有阿伏加德罗常量（约6.02×10^23）个微粒。

不管什么东西，一打是12个；不管什么粒子，1摩尔就是6.02×10^23粒。

记住，人类有一个基本单位，是数数数出来的数。

这个数有多大呢？假设你有1摩尔1分钱，就是人民币60万亿亿，折合美元8万亿亿。

如果还没感觉，看图：

也就是说，1摩尔1分钱可以买几百万个地球。

尾声

马云：我对钱没感觉。

撒贝宁：那要是1摩尔钱呢？

马云：......

-END-

相关科普：

• 地球极简史（3分钟看完45亿年）
• 宇宙极简史（3分钟看完148亿年）
• 能源极简史：从钻木取火到核聚变
• 可燃冰极简史（一篇相当严肃的科普文）
• 石油成因极简史（一场200多年的口水仗）
• 能量的三大终极问题：你是谁，从哪来，到哪去？
• 地球物理是个什么鬼？
• 这个故事不太冷：波动传奇
• 混沌与信息论：OPEC减产后会发生什么？
  
  

（关注微信号 每期早看到↘）

--------------版权声明--------------

阿什卡原创文章

转发请注明出处

--------------版权声明--------------