如果你在水中放入一粒花粉，你就會看到一個神奇的現象：花粉在水中不停的、無規則的運動。

這個現象為什麼很神奇呢？首先，如果我們把水當作是均勻的、緻密的物質，那花粉各個方向上的環境都是一樣的，它憑什麼會運動呢？

其次，它沒有內在能源，又憑什麼會不停的運動呢？要知道，在水中放入一個鐘擺，它就會很快因阻力停下。花粉是如何做到不間斷的運動的呢？

要回答這個問題，就需要原子論的支援。事實上，透過這個實驗，我們甚至可以估算水分子的大小。

沒有原子論，以及分子動理論，就很難解釋這個現象。因為即便是無生命的灰塵，也會在水中發生同樣的運動。很顯然，這不是生物體自身的運動，它一定來自別處。

根據分子動理論，這個問題非常好理解。分子動理論認為，物質都由原子或分子構成。而這些基本粒子都具有一定的速度與質量，它們互相碰撞、隨機地運動，它們的動能就對應了溫度。

若將一個微小的粒子放入水中，它在各個方向上都會受到水分子的撞擊。同時又因為它足夠小，所以各個方向的撞擊就很難均勻。這就產生了隨機的運動。又由於水分子的運動是連續不斷的，所以粒子的運動也會是連續不斷的。

愛因斯坦據此提出了擴散方程，並由此計算出了分子、原子的大小，這是前人從未做到的。

愛因斯坦還誇讚布朗運動是一個「超高解析度的顯微鏡」，使得人們可以在不直接看到分子的情況下，瞭解到分子的性質。

首先，我們要先搞清楚一點，那就是愛因斯坦實質上沒有直接證明了“原子的存在”，不過他的發現確實能夠成為證明“原子存在”的一個佐證。那究竟是咋回事呢？我們得先從“原子”的發展說起。

原子的發展

其實從古希臘時期，學者們在探究世界的本源時，就分成了兩條路徑，一條路就是尋找構成萬物的最小單位，另一條路就是抽象出世界的本質。前者更偏向自然哲學的領域，而後者則更偏向於形而上學。自然哲學這支後來也逐漸演變成了現代科學，在牛頓時代，其實還沒有“科學家”這個詞語，所以你看看牛頓最牛的著作就叫做《自然哲學的數學原理》。

在古希臘時代，在探究構成萬物最小單位過程中，有個叫做德謨克利特的，他就提出世界是由原子和虛空構成。不過，這時候對於萬物本源的探討哲學味還很濃厚，德謨克利特並不是具體的某一種粒子叫做原子，這裡的原子和虛空更多的是一種哲學概念。

後來，隨著時代的發展，到了拉瓦錫的時代，他發現了質量守恆定律，並且繪製了最早的元素表。基於拉瓦錫的理論，道爾頓一直在試圖尋找質量守恆定律的底層邏輯，也就是整個過程沒有發生變化的基本單位。後來，道爾頓就提出了《原子論》，他認為原子是不可再分割的最小粒子。

原子真的存在麼？

證明原子存在其實是很後來的事情了，不過愛因斯坦確實也參與了其中，這主要是和布朗運動有關。話說在1827年，有個植物學家叫做羅伯特·布朗，是個英華人，他利用顯微鏡觀測水面的花粉，結果他就發現，

花粉正在不規則的運動。

花粉的這種不規則的運動就被叫做布朗運動。

後來，到了1877年，有一個叫做德紹兒克思的科學家就試圖解決布朗運動的成因，他就提出了這麼一個觀點：

花粉的不規則運動應該是因為水中的分子的熱運動造成的結果。

啥意思呢？我們可以來簡單地解釋一下，當時其實熱力學已經得到了發展，人們逐漸意識到溫度本質上是一種運動，是構成物質的分子在不規則地運動，也被我們叫做分子的熱運動，就像下面這樣。

而溫度本質上就是分子的平均動能，溫度越高，分子的平均動能也就越大，說白了，就是越熱，分子整體上就應該是動得越歡實。

而花粉的尺度其實很小很小，不過也要稍微比水分子的大一些，當它在水面上時，水分子會有不規則地運動，這時候就會對花粉產生力的作用，使得花粉產生不規則地運動。從這個角度也就解決的布朗運動的成因。

可是，我們都知道，這些都是科學理論，那科學的語言是什麼呢？其實是數學。

德紹兒克思說白了只在原理上對成因進行的分析，可到底對不對，還是要實打實地用數學語言進行論述，這個問題就一直沒有人來解決，直到28年後，也就是1905年，這一年被稱為愛因斯坦奇蹟年。在這一年，愛因斯坦發表了數篇開創性的論文，其中就有一篇和布朗運動有關的論文，這名論文名為《熱的分子運動論所要求的的靜止液體中懸浮粒子的運動》。

在這篇論文當中，愛因斯坦利用數學分析方法證明了布朗運動的成因。

而布朗運動其實間接證明了分子的存在，我們要知道的是，根據理論，分子是由原子構成的，因此也就間接地證明了原子也應該存在。並且，我們還可以根據愛因斯坦的理論計算原子的直徑。這個直徑大概在10^-10米，這一點後來也確實得到了證實。

而原子具體長什麼樣，也就是具體的原子模型，則是後來由湯姆遜以及他的徒子徒孫們歷經四代終於搞清楚，而我們也能夠在雲室當中看到微觀粒子的運動軌跡。

到了近代，我們甚至可以透過掃描隧道顯微鏡觀測到原子，並且用探針在原子層面上進行操作。這些都是切切實實地證明原子存在的證據。