我们身边的一切——空气、水、甚至你的身体,都是由一种看不见的“终极积木”搭建而成的。它们叫原子。
可别小看这两个字,它的背后,藏着一段长达两千多年的科学冒险。
接下来我们将一起探索:
原子是什么?它由什么组成?
人类是如何一步步发现亚原子粒子的?
“不可分割”的概念为何一次次被打破?
以及那些在这场伟大探索中留下名字的物理学家们。
那么,让我们把时间拉回到最初的起点——
在古印度和古希腊的哲学思考中,人们就已经提出了“原子”的概念:如果不断把一块物质切分下去,总会切到一个再也无法分割的最小单位,这个单位,就是原子。
从那时起,科学家们不断追问:
原子长什么样?
不同物质的原子为什么不一样?
原子真的不可分割吗?
于是,一段长达数百年的探索,就此展开……
1、道尔顿的“台球模型”
时间来到 1808 年,英国化学家约翰·道尔顿重新点燃了原子理论。
他提出了著名的台球模型:
原子就像一个个坚硬的小球,无法再分割。
同一元素的原子完全相同,而不同元素的原子则有完全不同的性质。
原子之间还能按整数比结合,形成稳定的化合物。
当然,后来科学家发现这套理论并不完美。
比如:同位素的存在证明,同一元素的原子也可能有质量差异。
但即便如此,道尔顿的理论仍然是原子研究的里程碑。
2、阴极射线与电子的发现
接下来,科学家们把目光放在了实验上。
1854 年,德国物理学家普拉克和助手贾斯勒在真空管实验中发现了一种神秘的绿光。当时没人知道那是什么,只能称作“阴极射线”。
争论由此展开:
法国和英国的科学家认为,它是一种带电粒子;
而德国物理学家却认为,它是一种波。
直到 1879 年,英国科学家威廉·克鲁克斯做出了关键实验:
阴极射线不仅能推动小桨轮,还会被磁场偏转。
这说明,它确实是带负电荷的粒子!
1897 年,另一位英国物理学家汤姆孙更进一步,利用电场和磁场的共同作用,算出了这种粒子的电荷质量比。
他为这种新粒子取名为电子。
这下,原子“不可分割”的神话,彻底被打破。
3、李子布丁模型
1904 年,汤姆孙提出了第一个涉及亚原子粒子的原子模型:
电子像“李子”一样,均匀嵌在一个带正电的球体里,就像布丁中的果干。
这就是著名的“李子布丁模型”。虽然这个模型后来被推翻,但它为后续科学家探索原子内部结构,奠定了重要基础。
到这里,我们已经从“原子不可分割”的哲学猜想,走到了“电子存在”的实验发现。
而接下来,卢瑟福、玻尔、薛定谔等科学家,将继续揭开原子内部更深层的秘密。
所以——原子到底是什么?它的结构究竟有多复杂?我们将在下一期,继续揭开谜底。