从92到数百万

我们在地球上可以看到或触摸到数百万种不同的物体。下面请用几分钟的时间列举出所有你们能想到的物体，大家可以从自己此刻所能看见、感觉、触摸、听见或嗅到的物体写起。如果纸上还有空间，就继续写出这些物体的组成及其组成部分的组成。倘若再写上在过去24小时内曾感觉过的物体，或者和别人所写的做一个比较，你们就会发现这个列表还可以更长！

看看你们在表单上列出的物体，它们是由什么构成的。其实，在人类历史上曾有人研究过这数百万种不同物体的存在方式。其中，有一种解释就是它们都由少数几种基本材料构成的。

通过观察，你们会发现城市中存在大量不同形状、大小和颜色的建筑。但相同的是它们都是由为数不多的几种建筑材料建成，例如木材、玻璃、金属、混凝土、涂料和塑料。依此类推，也许地球上这数百万种物体也同样是由少数几种基本材料构成的。

古希腊人认为，世间万物都由泥土、空气、火和水这四种基本元素按照各种不同的方式组合而成。据此观点而言，我们人类毫无例外也都应由这四种基本元素构成。进出我们身体的空气、我们体内的热量（火）、我们的肉体（泥土）以及我们的体液（血液、汗液、眼泪），无一例外都证明了这一点。然而，当一位名叫亚里士多德的古希腊人试图把60杯水、20罐土、可供10个人呼吸的空气和2堆篝火混合在一起从而创造出一个人时，他失败了。

希腊人认为，只有这四种基本元素是纯净的，其他任何物体都由两种或两种以上的基本元素以适当的方式混合而成。因此，希腊人对基本元素的定义可分为以下两部分：

世间万物都由基本元素构成。因此，把任何物体分解之后，我们会发现它由一种或多种基本元素组成。

这四种基本元素不能被进一步分解。

尽管我们并不认同以上观点，但现代科学仍沿用了古希腊人的定义方法。至今，我们已经发现地球上存在着92种基本自然元素，而非古希腊人所说的4种。就是这92种基本元素以不同的方式结合形成了所有数百万种不同的物体。

从古希腊人所定义的四种基本元素之一水，就可以为我们解释为什么基本元素种类会从4增加到92。倘若水是基本元素，就不能被进一步分解。然而，科学家却发现我们可以轻易地将水分解成两个部分。

给水通电时，会不断地有气泡形成、溢出。如果正确地设计实验装置，我们就能收集到由水分解所得的两种不同气体。若把这两种气体重新结合，就又生成了水。这两种气体就是氢元素和氧元素。之所以称之为元素，是因为它们不能像水一样，轻易地分解成更简单的部分。

假设你们所在的公司承担着建设行星的重任，比如说建设地球。刚开始，这看似是一项不可能完成的工作，因为这需要上百万种不同的物体。但现在你们就会觉得，这项工作并不是不可能完成的。理论上，要完成这项任务只需要92个装有不同基本元素的容器即可。当需要诸如岩石、树叶或牙齿之类的物体时，你们所要做的就是把那些元素以适当的方式结合起来。

这样一来，这个浩大的工程就会简单得多。由于地球表面及内部的大多数物体都只由少数几种元素构成，所以你们就只需氢、氧、氮、碳、铁和硅这几种基本元素，来形成水、泥土、空气和生命体。当然，若要完成所有物体的建设还需要其他一些少量元素，例如铝、硫和氯。至于像铂和氦这样的元素，其所需的容器就小得多，因为地球上此类元素的含量都非常低。

这时候我们就可以利用系统的观点来解释以上内容。92种元素是地球整个系统的组成部分，当两个或更多的元素组合起来，就会形成不同于部分的新物体。计算一下92种元素不同的排列组合方式，地球上有数百万种不同物体也就不足为奇了。

让我们来看看自己对物质的理解到什么程度了。现在我们知道，要重建地球仅需研究92种基本元素即可，而非上百万种不同物体的组成。大家也许会认为只要知道这些就足够了，但我们还面临着另一个科学难题。

基本元素为什么会彼此不同呢？这个问题的答案可以从对最小元素的研究中获得。古希腊思想家德谟克利特给出了一个我们至今仍在使用的词来形容元素的最小可能颗粒。对于人类而言，我们不仅仅学会了一个新词，同时也进入到了元素研究的一个更深的层次上。