在很注重知識體系完整的年代，教材對分子運(yùn)動論的要點(diǎn)有完整的描述。大致內(nèi)容包括以下三點(diǎn)：

（1）一切物體都是由大量分子構(gòu)成的，分子之間有空隙。

（2）分子處于永不停息的、無規(guī)則運(yùn)動狀態(tài)，這種運(yùn)動稱為熱運(yùn)動。

（3）分子間存在著相互作用著的引力和斥力。

現(xiàn)在看來，并非一切物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的，像金屬、稀有氣體、碳、硅等物質(zhì)就是由原子直接構(gòu)成的，而電解質(zhì)（常見的酸、堿、鹽）都是由離子構(gòu)成的。所以，分子運(yùn)動論里的“分子”，是對構(gòu)成物質(zhì)微粒的泛稱。

我們之所以要從分子的水平來認(rèn)識物質(zhì)，就是要從本質(zhì)上尋找物質(zhì)變化的規(guī)律。分子運(yùn)動論就是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)角度來闡述自然界熱現(xiàn)象變化規(guī)律的。通過分子運(yùn)動論，我們知道氣體溫度是分子平均平動動能大?。徇\(yùn)動劇烈程度）的標(biāo)志。同樣，大氣壓強(qiáng)的產(chǎn)生就是大量氣體分子對容器器壁的碰撞引起的，這樣的解釋比“從宏觀上認(rèn)為大氣壓是由氣體受到重力引起的”更容易理解。

分子運(yùn)動論并非某個(gè)人提出后就建立的，而是許多科學(xué)家經(jīng)過漫長的歲月不斷豐富建構(gòu)、質(zhì)疑否認(rèn)、再建構(gòu)后完成的。

分子熱運(yùn)動示意圖

人類很早就開始抽象地思考物質(zhì)的構(gòu)成，大致來說，有兩種不同的哲學(xué)觀點(diǎn)：一種認(rèn)為世界是人類不可測的超物質(zhì)能力所創(chuàng)造，現(xiàn)實(shí)世界也受到超物質(zhì)能力所控制；另一種認(rèn)為世界是物質(zhì)的，可以從物質(zhì)的角度去認(rèn)識世界。古希臘哲學(xué)家的“四元素說”就屬于后一種認(rèn)識。四元素說經(jīng)過亞里士多德的發(fā)揚(yáng)光大，對西方哲學(xué)和科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。四元素學(xué)說認(rèn)為世界就是由“水、氣、土、火”這四種元素組成的。而中國戰(zhàn)國末期道家代表人物、陰陽家創(chuàng)始人鄒衍（約前324～前250）則提出了五行學(xué)說，認(rèn)為“木生火，火生土，土生金，金生水，水生木”“土克水，木克土，金克木，火克金，水克火”，五行相生相克，相互轉(zhuǎn)化，說明事物之間有著對立統(tǒng)一的關(guān)系。

這些都是早期關(guān)于物質(zhì)構(gòu)成的推測和猜想。

古希臘唯物主義哲學(xué)家留基伯（Leucippus，約前500～約前440）是原子論的奠基人之一，他認(rèn)為萬物由原子構(gòu)成。留基伯的學(xué)說受到了前輩泰勒斯、芝諾（Zeno，約前490～前425，古希臘數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家，以“芝諾悖論”著稱于世）、恩培多克勒（Empedocles，約前495～約前435，古希臘時(shí)期著名的哲學(xué)家、思想家、科學(xué)家、政治家）、阿那克薩戈拉（Anaxagoras，約前500～前428，古希臘哲學(xué)家）等人的影響。留基伯的學(xué)生德謨克利特（Demokritos，約前460～前370）也是一位偉大的唯物主義哲學(xué)家，他也認(rèn)為物質(zhì)是由不可再分割的粒子組成的。留基伯和德謨克利特都把這種粒子稱為“原子”，并認(rèn)為不同物質(zhì)由不同的“原子”構(gòu)成。

德謨克利特

歐洲的中世紀(jì)，科學(xué)發(fā)展幾乎是停滯不前的，所以也別指望分子運(yùn)動論能得到發(fā)展。

17世紀(jì)中葉，法國科學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家皮埃爾·伽桑狄（Pierre Gassendi，1592～1655）宣傳原子論思想，重新提出古希臘德謨克利特的原子論，并得到了大科學(xué)家牛頓的支持。伽桑狄認(rèn)為，世界上的一切東西都是按一定次序結(jié)合起來的原子總和，世界是無限的，構(gòu)成物質(zhì)的原子能向各個(gè)方向運(yùn)動。根據(jù)這樣的認(rèn)識，伽桑狄從微觀上解釋了氣、液、固三種物質(zhì)狀態(tài)。

以著作《懷疑派化學(xué)家》著稱于世的英國化學(xué)家、有現(xiàn)代化學(xué)之父之稱的羅伯特·波義耳（Robert Boyle，1627～1691），在1662年通過實(shí)驗(yàn)得到了“空氣的壓強(qiáng)和它的體積成反比”的氣體定律，并從粒子的角度提出壓強(qiáng)的概念。波義耳把氣體粒子比作固定在彈簧上的小球，用空氣的彈性解釋氣體的壓縮和膨脹，從而定性地說明了氣體的性質(zhì)。比波義耳小16歲的大科學(xué)家牛頓，也對波義耳的氣體定律作過類似的說明。牛頓認(rèn)為，氣體壓強(qiáng)與體積成反比的原因是由于氣體粒子對周圍的粒子有斥力，而斥力的大小與距離成反比。比牛頓年長8歲的英國著名科學(xué)家羅伯特·胡克則把氣體壓力歸因于氣體粒子與器壁的碰撞。

1716年，瑞士人赫曼（J.Hermann，1678～1733）對“熱運(yùn)動”從定量的角度提出了一個(gè)理論，認(rèn)為成分相同的物體中的熱是熱體的密度和它所含粒子的亂運(yùn)動的平方以復(fù)雜的比例關(guān)系組成的。他所指的“亂運(yùn)動”就是微粒的平均速率，“熱”指壓強(qiáng)，這樣可以公式的形式表示出壓強(qiáng)與微粒質(zhì)量、運(yùn)動速率的定量關(guān)系。

1729年，瑞士著名數(shù)學(xué)家、自然科學(xué)家萊昂哈德·歐拉（Leonhard Euler，1707～1783）第一次提出最接近現(xiàn)代分子運(yùn)動論的理論。歐拉把空氣想象成是由聚集在一起的旋轉(zhuǎn)球形分子構(gòu)成，他假設(shè)在任一給定溫度下，所有空氣和水的粒子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的線速率都相同，從而得到壓強(qiáng)與密度成正比，也解釋了波義耳定律。雖然歐拉的分子運(yùn)動圖像并不符合現(xiàn)代氣體性質(zhì)，但他的研究為分子運(yùn)動論的發(fā)展開拓了新思路。

1738年，瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家丹尼爾·伯努利（Daniel Bernoulli，1700～1782，也是著名的伯努利原理的發(fā)現(xiàn)者。值得一說的是，伯努利家族三代人中產(chǎn)生了八位科學(xué)家，其中出類拔萃的至少有三位）認(rèn)為，氣體的壓力是氣體分子與器壁碰撞的結(jié)果，從而在理論上推導(dǎo)出了波義耳定律。伯努利是從氣體被壓縮后的角度來說明這個(gè)問題的，他認(rèn)為，氣體被壓縮后，由于空間縮小，單位空間中構(gòu)成氣體的粒子密度按比例變得更大，又因?yàn)槊總€(gè)給定的粒子碰撞得更為頻繁，所以，碰撞次數(shù)與粒子表面間的平均距離成反比。

對“熱”的本質(zhì)認(rèn)識，一直以來都存在兩種不同的哲學(xué)認(rèn)識。古代人將光焰、火和熱三者模糊地等同看待。如前述古希臘的四元素（水、土、氣、火）說就認(rèn)為，“火”就是構(gòu)成物質(zhì)的一種元素；中國古代五行說（金、木、水、火、土）也是如此。這類理論認(rèn)為熱是一種稱為“熱質(zhì)”的物質(zhì)，熱質(zhì)是一種無質(zhì)量的氣體，物體吸收熱質(zhì)后溫度會升高，熱質(zhì)會由溫度高的物體流到溫度低的物體，也可以穿過固體或液體的孔隙。熱質(zhì)說在法國化學(xué)家拉瓦錫（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743～1794）于1772年用實(shí)驗(yàn)推翻燃素說后開始盛行，拉瓦錫的《化學(xué)基礎(chǔ)》一書就把“熱”列在基本物質(zhì)之中。

上述的科學(xué)家關(guān)于物質(zhì)構(gòu)成的研究，幾乎都奉行與“熱質(zhì)說”相反的“運(yùn)動說”，在熱質(zhì)說不斷被實(shí)驗(yàn)否認(rèn)之后，分子運(yùn)動論又重新被重視起來。

1856年，德國化學(xué)家克里尼希（A.K.Krōnig，1822～1879）在《物理學(xué)年鑒》上發(fā)表了一篇題為《氣體理論的特征》的短文。雖然這篇論文沒有新的觀點(diǎn)，但由于他的聲望，引起了科學(xué)界的普遍關(guān)注。克里尼希推導(dǎo)并證明了理想氣體狀態(tài)方程，定性解釋了擴(kuò)散和比熱的現(xiàn)象。

1850年，德國數(shù)學(xué)家魯?shù)婪颉び壤麨跛埂ぐｑR努埃爾·克勞修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius，1822～1888）從熱和功的相當(dāng)性入手，分析了熱運(yùn)動的本質(zhì)，認(rèn)為熱是分子運(yùn)動形式的體現(xiàn)。

克里尼希的文章的發(fā)表，促使克勞修斯在1857年對分子運(yùn)動論作了全面的論述，明確地用統(tǒng)計(jì)概念解釋分子運(yùn)動的行為?？藙谛匏箤Ψ肿舆\(yùn)動論的主要貢獻(xiàn)在：明確引進(jìn)了統(tǒng)計(jì)思想，引進(jìn)平均自由路程概念，提出“維里理論”（對推導(dǎo)真實(shí)氣體的狀態(tài)方程很有幫助），更嚴(yán)格地推導(dǎo)了理想氣體狀態(tài)方程，確定氣體中平動動能和總動能的比值?？藙谛匏闺m然提出了分子速率的無規(guī)則分布的概念，但是實(shí)際上并沒有考慮分子速率的分布，而是按平均速率計(jì)算，這方面的工作是由麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831～1879）和玻爾茲曼（Ludwig Edward Boltzmann，1844～1906）完成的。

在不考慮分子之間的相互作用力的情況下，我們將氣體近似地認(rèn)為是“理想氣體”。但是絕大多數(shù)氣體的行為與理想氣體的性質(zhì)不符。1847年，勒尼奧（Henri Victor Regnault，1810～1878）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除氫氣以外，沒有一種氣體嚴(yán)格遵守波義耳定律，這些氣體的膨脹系數(shù)都會隨壓強(qiáng)增大而變大。1852年，英國物理學(xué)家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule，1818～1889）和蘇格蘭數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家開爾文勛爵合作做了多孔塞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際氣體在膨脹過程中內(nèi)能會發(fā)生變化，這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明分子之間有作用力存在。1873年，荷蘭物理學(xué)家范德瓦耳斯（Johannes Diderik van der Waals，1837～1923）在他的博士論文《論氣態(tài)和液態(tài)的連續(xù)性》中考慮了分子體積和分子間吸力的影響，推出了著名的范德瓦耳斯方程。后來由于麥克斯韋的推介和評論，范德瓦耳斯的研究成果被世人所熟知，并于1910年由于“氣體和液體狀態(tài)方程的工作”而獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

分子運(yùn)動論的發(fā)展，不得不提“布朗運(yùn)動”。

1827年，英國植物學(xué)家R.布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉時(shí)發(fā)現(xiàn)，懸浮在水中的花粉在做無規(guī)則的運(yùn)動，后人把懸浮微粒的這種無規(guī)則運(yùn)動叫作布朗運(yùn)動。值得注意的是，布朗運(yùn)動并不是分子運(yùn)動，而是花粉微粒在受到分子的無規(guī)則碰撞后的運(yùn)動。而這個(gè)解釋，直到50多年后的1877年，J.德耳索（J.Delsaulx）指出“由于花粉粒受到液體分子碰撞不平衡”才完整。

1905年，偉大的物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein，1879～1955）依據(jù)分子運(yùn)動論的原理提出了布朗運(yùn)動的理論。幾乎是同時(shí)，波蘭物理學(xué)家斯莫盧霍夫斯基（Smoluchowski，1872～1917）也作出了同樣的成果。這樣，布朗運(yùn)動的本質(zhì)問題就從理論上得到圓滿的回答。