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       19世紀(jì)末放射性衰變的發(fā)現(xiàn)，以及20世紀(jì)初“同位素”的分離，將門捷列夫的元素周期表置于科學(xué)家們的懷疑之中。上述發(fā)現(xiàn)不僅恰逢亞原子物理學(xué)的誕生，而且也對(duì)亞原子物理學(xué)的誕生和原子模型——假定原子由質(zhì)子、中子和電子組成——的發(fā)展有一定貢獻(xiàn)。“同位素”一詞由弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）于1913年杜撰，用于闡釋一個(gè)因制備放射元素而產(chǎn)生的化學(xué)疑問。研究放射性的化學(xué)家們?cè)噲D將這些新發(fā)現(xiàn)的“元素”納入周期表體系中。然而，他們似乎進(jìn)退兩難：如果選擇遵照門捷列夫?qū)υ氐亩x，為每個(gè)元素規(guī)定一個(gè)字母，那么他們將不得不重新修訂周期表以便為這些新元素安排位置，而這從另一層意義上也違反了門捷列夫的已有的傳統(tǒng)。德法揚(yáng)斯（De Fajans）支持修訂原周期表，他注意到，新的物種具有不同的性質(zhì)，因而應(yīng)該作為不同的元素被對(duì)待。相反，弗里德里希·帕內(nèi)特（Frieedrich Paneth）及其同事喬奧格·德赫維西（Georg de Hevesy）則認(rèn)為盡管原子量不同，但這些元素化學(xué)特征相同，喬奧格·德赫維西曾證明不能用任何化學(xué)方法從鉛中分離出放射鉛。門捷列夫的體系從根基處產(chǎn)生動(dòng)搖：不僅化學(xué)性質(zhì)不依賴于原子量，而且更重要的是，一個(gè)元素可以包含一種以上原子。通過發(fā)明“同位素＂（同一位置的意思）一詞，上述化學(xué)難題有了答案，或者至少得到解決，這表明化學(xué)家們選擇保全元素周期表。門捷列夫?qū)⒃囟皇窃拥幕瘜W(xué)特征置于化學(xué)的核心，這一選擇得到延續(xù)，付出的代價(jià)只是在元素周期律的表述上作了稍許修改，元素特征取決于原子序數(shù)（核電荷數(shù)，對(duì)應(yīng)于中性原子中的電子數(shù)目）而不是原來所說的原子量。不可否認(rèn)現(xiàn)代化學(xué)是“電子性的”，因?yàn)樵氐幕瘜W(xué)性質(zhì)取決于原子外層的電子狀態(tài)，即它們的能量水平和自旋。類似地，對(duì)于化合物，決定其化學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵因素是參與鍵合的電子。但是20世紀(jì)原子物理學(xué)的發(fā)展需要把元素概念從化學(xué)中廢除嗎？

       從現(xiàn)代的角度看，使用原子序數(shù)而不用原子量來界定元素是顯而易見的，因?yàn)槲覀冎涝有驍?shù)Z，即核質(zhì)子數(shù)，與原子量大約成正比。具有相同原子序數(shù)的原子核中子數(shù)的變化產(chǎn)生了同一元素的同位素。由于中性原子中的電子數(shù)與核質(zhì)子數(shù)（原子序數(shù)）是相同的，所以化學(xué)性質(zhì)很大程度上取決于電子數(shù)，也很自然地得出化學(xué)性質(zhì)的周期性應(yīng)該反映原子序數(shù)，因而也應(yīng)與原子量有類似的關(guān)系。然而，這個(gè)解答對(duì)于20世紀(jì)初的化學(xué)家來說并非那么顯而易見，化學(xué)家們?yōu)榱吮Ｈ刂芷诒砗椭芷隗w系，他們似乎不得不拋棄門捷列夫?qū)υ氐亩x。

       門捷列夫的定義使化學(xué)秩序和物理秩序之間形成了一個(gè)默認(rèn)的劃分，這個(gè)劃分法受到了于爾班（Urbain）的抨擊，他是支持IUPAC（純粹與應(yīng)用化學(xué)國(guó)際聯(lián)合會(huì)）新元素定義的化學(xué)家之一，另外還有帕內(nèi)斯等人。當(dāng)盧瑟福用射線轟擊氮或者磷時(shí)產(chǎn)生的只是一個(gè)物理現(xiàn)象，于爾班對(duì)于這種看法持反對(duì)意見，所以他拒絕接受把放射性同位素置于元素周期表中與非放射性元素同等的位置。而且，放射性衰變現(xiàn)象說明，即便是拉瓦錫在解釋元素時(shí)所基于的“簡(jiǎn)單實(shí)體”這個(gè)概念都不再有效。于爾班把放射性衰變解釋為一種形式的分解，由于“簡(jiǎn)單實(shí)體”在α粒子轟擊實(shí)驗(yàn)中不會(huì)幸存，所以不可以把它們看作是真正的簡(jiǎn)單實(shí)體。然而，門捷列夫的元素概念卻有辦法逃脫這種攻擊。因?yàn)槿缜八?，元素屬于一種概念，是一種抽象，所以門捷列夫的元素能夠抵擋得住現(xiàn)代原子物理學(xué)儀器的最強(qiáng)進(jìn)攻。

       總而言之，盡管關(guān)于基本概念的決策問題存在許多分歧，而且也是作出這種決策時(shí)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)的情況，但是以同位素命名的化學(xué)家們延續(xù)了門捷列夫的賭注，再次確認(rèn)把元素作為獨(dú)特的化學(xué)實(shí)體，而現(xiàn)在的元素定義與構(gòu)成物質(zhì)的亞原子粒子相關(guān)。顯然，元素概念在進(jìn)行修正時(shí)必須參考以下假說：所有原子都是由相同質(zhì)子、中子和電子組成，而且這些粒子的組合能夠因碰撞或放射性衰變而發(fā)生變化。但是，這不意味著元素作為一個(gè)真實(shí)而有意義的化學(xué)實(shí)體的終結(jié)。

       弗里德里希·帕內(nèi)特在1931年以“化學(xué)元素的認(rèn)識(shí)論地位”為標(biāo)題作的報(bào)告中清晰界定了化學(xué)元素的認(rèn)識(shí)論地位。在報(bào)告中，他提出了兩個(gè)問題。第一個(gè)同題回顧了亞里士多德的“真正的混合體”問題：“在何種意義上我們可以假定元素永久存在于化合物中？”回顧元素和原子概念的歷史，他的答案是明確的：由于化學(xué)關(guān)心的是物質(zhì)的第二品質(zhì)特質(zhì)，化學(xué)家們應(yīng)該假定特質(zhì)永久存在于化合物中。他提議把水久存在的物質(zhì)命名為“基礎(chǔ)物質(zhì)”，而保留“簡(jiǎn)單物質(zhì)”這個(gè)詞語用來指展現(xiàn)與抽象的基礎(chǔ)物質(zhì)相關(guān)的現(xiàn)象學(xué)表現(xiàn)的物質(zhì)，因此延續(xù)了門捷列夫的元素概念上的劃分。帕內(nèi)斯的第二個(gè)問題是：“化學(xué)真的應(yīng)該并將會(huì)漸漸融入物理學(xué)中嗎？”他在這里說的是把化學(xué)還原至物理學(xué)的可能性，顯然一些物理學(xué)家已經(jīng)預(yù)測(cè)了這種發(fā)展趨勢(shì)。