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十九世纪时，科学家们认为最小的物质是原子。单个的原子是非常小的，就是在最好的显微镜下也不能见到它。 原子有一百多种，同种原子组合在一起叫做“元素”。铁是由铁原子组成的，碗是由硫原子组成的，氧是由氧原子组成的等等。铁，硫和氧都是元素。 还有一种东西，似乎不能称其为物质，那就是电。电可以穿过各种固体和液体。它流过导线就能使导线发热；它还能使马达转动等等。由于不能把电看作是由原子组成的，科学家总想弄清楚电到底是什么。 如果能把电从它流过的导线中取出来，那就容易进行研究了。有时电流能通过空气发出闪光打一个电火花，可是这样的火花不能持续很久，所以也难于研究。此外，由于电火花与组成空气的各种原子混合在一起，就使事情变得更加复杂了。 应该设法使电流通过真空，也就是通过不包含任何东西甚至连空气也没有的空间。 为了这样做，我们需要一个管子并把管中的全部空气抽掉。在管内还要在不同的地方装上两个金属片，这是为了能迫使电流从一个金属片到达另一个金属片。 在一百多年前的1856年，德国发明家海因里希·盖斯勒首先制成了这种真空管。这样，科学家们就能够迫使电流通过真空以进行研究了。他们发现，电在真空中的传导是按直线进行的，因此称它为“射线”或“辐射线”。 他们之所以能分辨出射线，是因为在真空中残留有稀薄的气体，管子会发出微弱的辉光。射线击中玻璃管的地方玻璃发出的辉光更强。 在1876年，德国科学家尤金·戈尔德施泰因把发出辐射线的金属板称为阴极，正由于这个原因把辐射线叫做“阴极射线”。 由于光也是直线传播的，所以有些人把阴极射线看作是一种光。光是由具有一定波长的微小波动组成的，也许阴极射线也是由某种微小波动组成的，只是波长有点不同而已。 如果用一块磁铁接近真空管，阴极射线的轨迹就会发生弯曲，这怎么会象光呢，光的传播不论有没有磁铁都是直线的。一位法国科学家吉恩·巴普蒂斯特·贝仑在1895年提出阴极射线带有一个电荷。这就是轨迹为什么弯曲的道理——因为电子。 于是科学家们知道有二种不同类型的粒子，即由微小的原子构成物质，由更微小的电子构成电。那么它们二者之间有联系吗?与阴极射线有关的另一实验回答了这一问题。 在1895年，德国科学家威廉·康拉德·伦琴发现，当阴极射线撞击物质时，有一种新的射线形成。这种新的射线本身是看不见的，但它能使某些化学物质发光，还能使照相底片感光，甚至当化学物质或底片藏在一块硬纸板或者是木头的后面时也能发生上述情况。射线能够笔直地通过固态物质。 伦琴不知道这种射线是什么，所以称它为X-射线。“X”是通常的数学符号，用来表示未知的东西。最终结果表明，X-射线是由与光波相似的波所组成的，只是波长更短而已。 自从伦琴宣布他的发现后，其他科学家也开始在其他地方寻找X-射线。 法国科学家安托万·亨利·贝克勒进行着含铀化合物的研究工作。当太阳光照射铀化合物时它会发光，贝克勒怀疑这种化合物也能放出X-射线。 贝克勒把铀化合物暴露在太阳光下，然后把它用黑纸包上放在暗处里的照相底片上面。如果放出的射线是普通的光，它就不能穿过黑纸，那么照相底片也就不会起变化。但是如果放出的也是X-射线，那么就会穿过黑纸，显影时就会看到底片变黑了。 底片变黑了，贝克勒认为这说明了X-射线的存在。他想再次进行试验，把问题搞个明白，可是第二天天气多云，而且连着几天都是多云。在贝克勒等着出太阳的这段时间里，铀化合物一直用黑纸包着，放在另一张底片近旁。 最后，他等得不耐烦了，就把照相底片冲洗出来，想看一看经过那天太阳光照射的铀化合物是否还继续有一点作用，他发现底片已经变得很黑了。这些化合物甚至不需要暴露在太阳光下就能放出射线。事实上，实验证明这些化合物在任何时候都能放出射线。 在1898年，祖籍波兰的法国科学家玛丽·居里提出在化合物中的铀原子能不断放出射线，她把铀叫做放射性物质，同时还提出另一个元素——钍也是放射性物质。 铀和钍能放出三种射线，在磁铁作用下有些射线稍微弯向一个方向，另一部分射线向另一方向弯曲得很厉害，再有一部分射线则象磁铁不存在时一样仍然是直线运动。 新西兰科学家欧内斯特·卢瑟福用希腊字母的头三个字母来依次表示三种射线。稍微弯曲的射线用第一个字母表示，称它为α射线，弯曲得厉害的射线用第二个字母表示，称它为β射线，一点儿不弯曲的射线用第三个字母表示，称它为γ射线，结果也正是如此，γ射线是由波组成的。其波长甚至比X-射线还要短。 拿β射线来说，当接近磁铁时，β射线发生弯曲，这一事实就意味着它们必须是由带电荷的“β粒子”所组成。弯曲的轨迹很厉害说明β粒子的重量一定很轻。1900年，贝克勒证实了β粒子的重量确实很轻，因为它们是电子。 从某种程度上说，这是个有趣的难题。当电子被发现时，它们好象是组成电流的粒子，现在它们又好象是来自铀和钍的原子了。可是铀和钍的原子中并没有电流，那么电子在那里干些什么呢? 在当时，铀和钍是已知的原子最重的物质。也许非常象的原子具有一些特殊的、区别于其他原子的东西。 后来发现它们并没有这样的不同。 在1899年，汤姆森用紫外线进行研究。紫外线是由比普通光波长稍短一些的波组成的。汤姆森研究了当紫外线照射到某些金属元素表面时会发生什么现象。 任何光其波长愈短所具有的能量愈大。短的紫外线波轰击金属表面要比普通光厉害。当普通光照射到金属表面上时，通常不会发生任何现象，可是，紫外线强有力的轰击，就可以从金属中轰击出某些东西。汤姆森发现从金属中轰击出的东西是电子，他称这为光电效应。科学家研究了光电效应．似乎只要轰击得足够有力，任何物质都能击出电子来。 电子来自原子，因为每一种物质都是由原子而不是由别的东西组成的。科学家不再把原子看作是最小的物质，因为在其内部还有更小的物质，原子里含有电子。 事实上，电流就是这样产生的：设法使电子从原子中释放出来，同时使它通过物质进行传递。这就是物质和电子之间的关系。 现在电子已被发现了。汤姆森是第一个尝试描绘原子外形的人。他认为原子是一个含有电子的小球，而电子粘在球外面，就象葡萄干粘在蛋糕上一样。 这是一个有趣的想法，但它是错误的。 |
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