В історії фізики найбільш плідний і важливий для розуміння явищ природи була концепція атомізму, згідно з якою матерія має переривчасте, дискретне будова, т. Е. Складається з найдрібніших частинок - атомів. До кінця XIX в. відповідно до концепції атомізму вважалося, що матерія складається з окремих неподільних частинок - атомів. З точки зору сучасного атомізму, електрони - «атоми» електрики, фотони - «атоми» світла і т. Д.
Концепція атомізму, вперше запропонована давньогрецьким філософом Левкиппом ВV в. до н. е. розвинена його учнем Демокрітом і потім давньогрецьким філософом-матеріалістом Епікура (341- 270 до н. е.) і відображена в чудовій поемі «Про природу речей» римського поета і філософа Лукреція Кара (I ст. до н. е.), аж до нашого століття можна було умоглядної гіпотезою, хоча і підтверджена побічно деякими експериментальними доказами (наприклад, броунівським рухом, законом Авогадро і ін.).
Концепція атомізму - концепція дискретного, квантованного будови матерії - пронизує природознавство протягом усієї його історії - від античної натурфілософії Левкіппа і Демокріта до сучасних навчань фізики, хімії, біології та інших наук.
Багато провідних фізики і хіміки навіть наприкінці XIX ст. не вірили в реальність існування атомів. До того ж багато експериментальні результати хімії і розраховані відповідно до кінетичної теорії газів дані стверджували інше поняття для найдрібніших частинок - молекули.
В якому співвідношенні знаходяться між собою атоми і молекули? Наскільки ті і інші малі? Чи справді вони існують? Тільки на початку XX ст. були отримані відповіді на поставлені питання.
Реальне існування молекул було остаточно підтверджено в 1906 р дослідами французького фізика Жана Перрена (1870-1942) по вивченню закономірностей броунівського руху. У сучасному уявленні молекула - найменша частинка речовини, що володіє його основними хімічними властивостями і що складається з атомів, з'єднаних між собою хімічними зв'язками. Число атомів в молекулі становить від двох (Н2, О2, HF, НCl) до сотень і тисяч (деякі вітаміни, гормони і білки). Атоми інертних газів часто називають одноатомними молекулами. Якщо молекула складається з тисяч і більше повторюваних одиниць (однакових або близьких за будовою груп атомів), її називають макромолекулою.
Атом - складова частина молекули. в перекладі з грецького означає «неподільний». Дійсно, аж до кінця XIX ст. неподільність атома не викликала серйозних заперечень. Однак фізичні досліди кінця XIX і початку XX століть не тільки взяли під сумнів неподільність атома, але і довели існування його структури. У своїх дослідах в 1897 р англійський фізик Джозеф Джон Томсон (1856-1940) відкрив електрон, названий пізніше атомом електрики. Електрон, як добре відомо, входить до складу електронної оболонки атомів. У 1898 р Томсон визначив заряд електрона, а в 1903 році запропонував одну з перших моделей атома.
Так поступово, крок за кроком, сучасна фізика відкривала зовсім новий світ фізичних об'єктів - мікросвіт або світ мікроскопічних часток, для яких характерні переважно квантові властивості. Поведінка і властивості фізичних тіл, що складаються з мікрочастинок і складових макросвіт, описуються класичною фізикою.
До двох абсолютно різних об'єктів - мікросвіту і макросвіту можна додати і мегамир - світ зірок, галактик і Всесвіту, розташований за межами Землі.
При оцінці грандіозності масштабів Всесвіту завжди виникає класичний філософське питання: кінцева або нескінченна Всесвіт? Поняттям нескінченності оперують в основному математики і філософи. Фізики-експериментатори, що володіють експериментальними методами і технікою вимірювань, отримують завжди кінцеві значення виміряних величин. Величезне значення науки і особливо сучасної фізики полягає в тому, що до теперішнього часу вже отримані багато кількісні характеристики об'єктів не тільки макро- і мікросвіту, а й мегамира.
Просторові масштаби нашого Всесвіту і розміри основних матеріальних утворень, в тому числі і мікрооб'єктів, можна уявити з наступній таблиці, де розміри дані в метрах (для простоти наведені лише порядки чисел, т. Е. Наближені числа в межах одного порядку):
Радіус космологічного горизонту
або видимої нами Всесвіту 10 26
Діаметр нашої Галактики 10 21
Відстань від Землі до Сонця 10 11
Діаметр Сонця 10 9
Розмір людини 10 0
Довжина хвиль видимого світла 10 -6 - 10 -7
Розмір вірусів 10 -6 -10 -8
Діаметр атома водню 10 - 10
Діаметр атомного ядра 10 -15
доступне сьогодні нашими вимірами 10 -18
З цих даних видно, що відношення найбільшого до самого малого розміру, доступному сьогоднішнього експерименту, становить 44 порядку. З розвитком науки дане відношення постійно зростала і буде зростати в міру накопичення нових знань про навколишній світ. Адже «світ наш - тільки школа, де ми вчимося пізнавати», - так сказав французький філософ-гуманіст Мішель Монтень (1533 1592).
На прикладі розвитку класичної механіки можна переконатися в тому, наскільки довгий і тернистий шлях лежить між аристотелевским протиставленням земних і небесних явищ і поданням про універсальність законів механіки і, зокрема, закону всесвітнього тяжіння, в однаковій мірі застосовується як для земних, так і для небесних тел.
Кожен фундаментальний фізичний закон описує цілком певні об'єкти навколишнього світу незалежно від того, де вони знаходяться. Універсальність фізичних законів полягає в тому, що вони можуть бути застосовані до об'єктів усього світу. доступним нашими спостереженнями за допомогою найдосконаліших і чутливих приладів. Атоми всюди однакові - на Землі і в космосі.
Це підтверджується результатами досліджень в космосі і спостерігаються спектрами електромагнітного випромінювання різних космічних об'єктів. Закони збереження імпульсу та енергії застосовні для опису не тільки для руху тіл на Землі, а й взаємодії елементарних частинок, а також руху планет і зірок. Універсальність фізичних законів підтверджує єдність природи і Всесвіту в цілому.