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從經典的觀點看，根本不可能有原子。 ——費曼，物理學家 早在兩千多年前，古希臘的哲學家德謨克利特就提出了一種大膽的設想，認為宇宙萬物由一些不可再細分的小顆粒組成，他把這些小顆粒稱為原子。原子是一個很有成效的概念，因為它解釋了食物和花的香味的來源。原子的概念經歷了兩千多年的發展，逐漸被人們接受。 德謨克利特的原子是一個實心的小球體，當19世紀電學逐漸發展起來之后，這個小球體就無法解釋物體的帶電行為了。為什么原來不帶電的物體經過摩擦后就變成帶電的呢？ 19世紀的最后幾年，人們陸續發現了電子、X射線和幾種放射性現象。電子與放射性現象的發現揭示出：原子不再是物質組成的永恒不變的最小單位，它們具有復雜的結構，并且可以互相轉化。中性的原子可以放出帶負電的 β 粒子，這個現象表明，原子內部必定由帶正電和帶負電的粒子組成。這樣，原子的內部結構及其運動規律的問題就成了人們關心的問題。 根據原子的葡萄干蛋糕模型，物體原先不帶電，是因為在物體內部的原子中，帶正電的成份和帶負電的成份數量相等，致使整個原子以及整塊物體呈電中性。可是，當我們把兩個物體放在一起相互接觸進行摩擦之后，電子就會從對負電荷的“親和力”比較弱的物體跑到對負電荷的“親和力”比較強的物體上去。這樣，相互接觸的兩個物體就帶上了不同符號的電荷。這個模型也是有成效的，它能夠定性地說明物體的帶電行為。不過，我們無法用它來解釋物體的發光現象。  高速的帶正電的α粒子射向金箔，與金箔中的原子碰撞，被碰撞的α粒子向各個方向散射。實驗結果與用湯姆遜模型做出的預言不一致。 α粒子散射實驗 由于α粒子的能量極高，電子對它的運動影響甚微。根據湯姆遜的原子模型，當α粒子進入原子內部時，由于正電荷均勻分布，α粒子受到的排斥合力很小，偏轉的角度不大。
盧瑟福的實驗結果促使他構想出一個新的原子模型。在這個模型中，原子中帶正電的部分集中在中心一個很小的區域，原子的質量主要集中在正電荷部分，這個部分后來被稱為原子核。原子中帶負電的部分就是電子，它們在一個廣大的區域中繞原子核運動。  在描述盧瑟福的新的原子模型時，我們用了“廣大的區域”這個詞，是想要說明原子的內部是如此空虛，以至除了很小的原子核以及若干個電子之外，根本就是空無一物。想象在一個運動場的正中央放著一顆葡萄核，外圍的跑道上有幾顆灰塵在飄蕩，其他地方什么也沒有，你就能夠體會原子中的空虛了。盧瑟福的這個原子模型被稱為有核模型，由于它與太陽系中行星繞太陽轉動的景象很相似，完全可以稱得上是一個微型的行星系，因此又被戲稱為原子的行星系模型。
細心地想一想就會發現，盧瑟福的原子模型是有問題的。我們知道，電磁波是攜帶能量的，當電子發射電磁波的時候，會將自己的運動能量轉變成電磁波的能量，從而自身的能量就會減少，運動速率就會降低，運動軌道的半徑也就減小。這種情況導致電子將沿著螺旋式的路徑運動，最終因失去全部的動能而掉落到原子核上，原子也就不復存在了。但是，在現實世界中，原子卻穩定地存在著。由此看來，盧瑟福的行星系模型與實驗事實相違背，它不能給出一個穩定的原子。 |
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