  這個世界是由什么構成的？  早在古希臘時期，就有很多哲人對此很感興趣，并闡述了自己的看法。其中，德謨克利特的“原子論”是集大成者，他認為，這個世界上的萬事萬物都由一種不可再分割的原子構成。 可是，這依舊還只停留在哲學層面。 時光荏苒，到了拉瓦錫時代，現代化學才孕育而出。道爾頓提出了現代意義上的原子論。對于原子是否可以再分割，在道爾頓活著的時候，就已經出現了爭論。法拉第在大量實驗的基礎之上得出了兩大電解定律，并提出了“離子”的新概念。如果說原子不可再分割，那離子又是什么呢？它是否具有原子性？ 如果答案是有，那么原子損失電荷成為離子，這就說明，原子是可以再分的。如果不是，那離子又是什么玩意兒呢？  當一切宛如謎團一樣飄蕩在天空之時，總有時代的寵兒會披荊斬棘，撥開云霧。 約瑟夫·約翰·湯姆遜于1856年12月18日出生于英國曼徹斯特，由于父親的關系，小湯姆遜從小就接觸了很多大學教授，并培養了對學術的興趣。湯姆遜在14歲的時候就進入了曼徹斯特大學，后來又被保送到了劍橋大學的三一學院。  此后，他一直待在了學術圈子，1884年更是在毛遂自薦之下擔任了卡文迪許實驗室物理學教授，成了第三代掌門人。（第一代掌門人麥克斯韋，第二代掌門人瑞利爵士） 湯姆遜對自己的學生非常嚴格，他要求學生們在做實驗之前，先要搞懂實驗的器材，研究所用的儀器都要自己動手做。或許，他深知，科學實驗不僅僅要知其然，更要知其所以然。 如果說20世紀上半葉是理論物理學的世界，那么19世紀則是實驗物理學的天下。經過啟蒙思想洗禮之后的西方社會，尤其是對于科學家來講，培根的哲學思想深入人心。他們已經摒棄了古希臘式的純思辨科學，在培根的指引下，一個一個回到了實驗室實踐。毋寧說，湯姆遜就是在這樣的環境中長大。 1897年，湯姆遜改進了赫茲的實驗后，發現陰極射線中似乎有一種微粒，在外加的電磁場中會發生偏轉。湯姆遜意識到這種微粒帶負電，并將其命名為“電子”。這個發現讓當時的所有人都大吃一驚，其中部分人更加確信了，原子其實還可以再分下去。湯姆遜的實驗從而打破了原子不可再分割的神話。  實際上，同一時期的歐洲大陸上，考夫曼在柏林也做了類似的實驗，相對來講，考夫曼的要更好一點。在今天看來，考夫曼得出的電子的電荷比要比湯姆遜的要精確一些，但他似乎有點神經大條，完全沒當一回事，他也沒想過這種新玩意兒是新的粒子，因此與電子的第一發現者擦肩而過。 如今的我們都知道，原子是電中性的，那既然電子是帶負電的，那原子中肯定還會有其他東西是帶正電的。湯姆遜為此模擬了一種原子內部結構的模型，稱為“葡萄干蛋糕模型”，請大家想一下，有一塊蛋糕，就是帶正電的原子，而上面灑滿了葡萄干，就類似于帶負電的電子。原子一受熱，電子就會在蛋糕上震動起來，形成電磁波，這也就是輻射發光。 這個粗糙的模型后來被湯  姆遜的學生盧瑟福的“行星模型”所代替了，要知道，這些都只是模型，而電子也不會是一個個小球一樣圍繞著原子核而轉，因為根據麥克斯韋方程組，這樣旋轉的電子終有一天會墜入原子核中，整個宇宙也會在一瞬間湮滅。換言之，盧瑟福的“行星模型”也只是一個非常粗糙的模型。 不過不管怎樣，湯姆遜發現了電子，不過有意思的是，1906年頒發給他的諾貝爾物理學和化學獎的原因并不是因為電子，而是“氣體導電方面的理論和實驗研究”，對于電子一事，甚至只字未提。 畢竟，電子對于當時的世界來說是革命性的，這打破了西方傳統以來認為的“原子不可再分”的神話。而諾貝爾獎評委會相對來說是保守的，就連愛因斯坦也并未因相對論獲得過諾獎。就算1919年的英國科學家已經證實了相對論中的預言，評委會也并沒有將諾獎給予愛因斯坦。愛因斯坦于1922年獲得1921年的諾獎，原因也并非相對論，而是他的光電效應。 湯姆遜在卡文迪許實驗室培養了很多學生，其中有九位日后都獲得了諾獎，甚至就連他的兒子小湯姆遜也獲得了諾獎。有意思的是，老子湯姆遜因為證明了電子是粒子而拿了諾獎，而小子湯姆遜則因為證明了電子是波而拿了諾獎。  ▲ 湯姆遜父子 當然，在湯姆遜的學生中，還有一位來自新西蘭的知名物理學家，他就是歐內斯特·盧瑟福。 1911年，年僅26歲的丹麥小伙子尼爾斯·玻爾來到了英國，拜訪了大名鼎鼎的湯姆遜，根據后來的一些情況判斷，兩人相處地并不愉快，有可能是玻爾的喋喋不休讓傳統的英國紳士很不滿意。后來，玻爾離開了湯姆遜，轉入了盧瑟福的門下。 1940年8月30日，湯姆遜于劍橋去世，享年84歲。 下期：盧瑟福 |
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