其实德谟克利特和恩培多克勒在讨论原子的时候都秉持着一个模糊的哲学理念：物质不可能无限分割成越来越小的碎片，我们最终必然抵达一个不可分割的最小单元。

而当某位现代化学家谈到原子，他所指的对象就明确多了；因为不同的化学元素必须严格按照特定的质量比结合在一起才能形成分子，这个质量比显然反映了单个原子的相对质量，要理解这条基本的化学定律，化学家必须准确地了解基本的原子和它们在化合物分子中的组合形式。比如说，化学家根据经验总结出来，氧原子、铝原子和铁原子的质量必然分别是氢原子质量的16倍、27倍和56倍。但是，尽管不同元素的相对原子质量[55]是化学领域最重要的基本数据，但在这门学科中，以克为单位的原子实际质量其实并不重要，这个信息不会影响任何化学现象，也不会妨碍我们应用化学定律和化学方法。

不过，要是让物理学家来研究原子，首先他肯定会问：“原子的尺寸到底是几厘米，重量是几克，一定量的物质中有多少个原子或分子？我们能不能想出办法来观察、计数、操控单个的原子和分子？”

估算原子和分子尺寸的方法多不胜数，其中最简单的一种不需要现代的实验设备也能实现。如果当年的德谟克利特和恩培多克勒能想到这个办法，他们大可以亲自试试。如果某种物质（譬如一段铜线）的最小单位是原子，那么显然，你肯定不能把它压成厚度小于该原子直径的薄片。因此，我们可以试着将铜线不断拉长，让它成为一长串单个原子组成的细线，或者用锤头将它敲成一片只有原子直径那么厚的铜片。对于铜线或其他任何一种固体材料而言，这都是个近乎不可能的任务，因为在获得我们想要的最小厚度之前，它肯定早就断了。但**材料（例如水面上的薄薄一层油）大概可以轻松摊成一张“薄毯”，这层油膜中的所有分子都平行分布，垂直方向上没有任何重叠。如果读者有足够的耐心和细心，你可以亲自做个实验，用这种简单的办法测量油分子的大小。

取一个浅而长的容器（图43），将它放在桌子或地板上，使之保持绝对水平；在容器中加满水，然后在水面上横着放一根金属丝。现在，如果你在金属丝的一侧滴一小滴油，那么油膜会铺满这块水面；接下来沿着容器边缘朝着远离油膜的方向移动金属丝，油膜也会随之扩展，变得越来越薄，最终油膜的厚度必然等于单个油分子的直径。达到这个厚度以后，如果继续移动金属丝，连续的油膜就会破裂产生孔洞。现在你知道滴进水里的油有多少，也知道连续油膜能覆盖的最大面积，所以你可以轻松算出单个油分子的直径。

做这个实验的时候，你或许会观察到另一个有趣的现象。将油滴到水里的时候，你会立即看到油面上熟悉的彩虹光泽，这样的景色在船只来往频繁的港口水面上十分常见。油面上的彩虹源自光的干涉现象，射入水面的光分别在油膜的上边界和下边界发生反射，这两组光会发生干涉；水面上不同的区域之所以会出现不同的颜色，因为油膜是从油滴落下的那个点开始扩散的，所以它的厚度并不均匀。如果你多等一会儿，让油膜均匀分布，那么整个油面就会呈现出同一种颜色。随着油膜不断摊薄，反射光的波长也会不断变短，油面的颜色逐渐从红色变成黄色，然后依次变成绿色、蓝色和紫色。如果继续扩大油面区域，最终油面上的颜色会彻底消失。这并不意味着油膜不见了，而是因为它的厚度小于最短的可见光波长，我们的眼睛看不到这样的颜色。但你依然能够清晰地分辨覆有油膜的水面，因为被薄油膜上下边界反射的两组光还是会发生干涉，最终导致总亮度降低。所以就算颜色消失了，覆有油膜的水面看起来也比正常水面“暗”一点儿。

亲自动手做一做实验，你会发现1立方毫米的油大约能覆盖1平方米水面，一旦超过这个面积，油膜就会破裂。[56]