亚里士多德相信宇宙中
所有物质是由四种基本元素即土、空气、火和水组成。有两种力作用在这些元素上：引力，这是指土和水往下沉趋势；浮力，这是指空气和火往上升倾向。将宇宙内容分割成物质和力这种做法
直沿袭至今。
亚里士多德认为物质是连续，也就是说，人们可以将物质无限制地分割成越来越小小块，即人们永远不可能得到个不可再分割下去最小颗粒。然而有几个希腊人，例如德漠克里特，则坚持物质固有颗粒性，而且认为每件东西都是由不同种类大量原子所组成（在希腊文中原子意义是“不可分”）。争论直持续
几个世纪，任何方都没有任何实际证据。直至1803年英国化学家兼物理学家约翰·道尔顿指出，化合物总是以定比例结合而成。这事实可以用来解释所谓分子单元是由原子组成。然而，直到本世纪初这两种学派争论才以原子论胜利而告终。爱因斯坦提供个重要物理学证据。1905年，在他关于狭义相对论著名论文发表前几周，他在所发表另篇文章里指出，所谓布朗运动——悬浮在液体中尘埃小颗粒无则规、随机运动——可以解释为液体原子和灰尘粒子碰撞效应。
当时已经有人怀疑这些原子终究不是不可分割。几年前，位剑桥大学三学院研究员汤姆逊演示种称为电子物质粒子存在证据。电子所具有质量比最轻原子小1000倍。他使用种和现代电视显像管相当类似装置：由根红热金属细丝发射出电子，由于它们带负电荷，可用电场去将其加速飞到个涂磷光物质屏幕上。电子打到屏幕上就会产生束束闪光。人们很快即意识到，这些电子必须从原子里出来。英国物理学家恩斯特·卢瑟福在1911年最后证明物质原子确实有内部结构：它们是由个极其微小带正电荷核以及围绕着它转动些电子组成。他是根据从放射性原子释放出带正电荷α粒子和原子碰撞会引起偏折这现象，以及分析此偏折方式后而推出这结论。
最初，人们认为原子核是由电子和不同数量带正电叫做质子粒子所组成。质子是由希腊文中“第”演化而来，因为质子被认为是组成物质基本单位。然而，卢瑟福在剑桥位同事詹姆斯·查德威克在1932年发现，原子核还包含另外称为中子粒子，中子几乎具有和质子样大质量但没有带电荷；查德威克因此而获得诺贝尔奖，并选为剑桥龚维尔和凯尔斯学院（
即为该学院研究员）院长。后来，他因为和其他人不和而辞去院长职
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