  汤姆逊打开了原子，发现了电子，而他的学生卢瑟福进一步打开了原子核。  欧内斯特·卢瑟福于1871年8月30日出生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭，他的父亲是一名工人，家庭一般。卢瑟福顺利完成了小学至高中的学业后，觉得待在新西兰这个鸟不拉屎的地方没出息，而且澳大利亚和新西兰距离当时的学术中心欧洲很遥远，属于“山高皇帝远”的地方。 卢瑟福非常顺利，获得了剑桥大学的奖学金。据说，当他得知这一消息的时候，还在挖土豆。他激动地说道：“这是我挖的最后一个土豆了！” 是的，卢瑟福从此不再挖土豆了，不过他将这份“挖劲”带到了学业中，转而挖原子。 到了剑桥大学后，24岁的卢瑟福成了汤姆逊的学生，毕业后去了加拿大任教，回来后就一直待在曼彻斯特，此后一直在英国工作中直到去世。 早在1868年，科学家在观测太阳光谱时，发现了一种新的元素，当时人们对其一无所知，就知道来自太阳，于是用古希腊中的太阳神Helios（非阿波罗）的名字为其命名，化学符号为He。  自从伦琴发现X光后，物理学迎来了新的发展，人类进入了研究离子散射的时代。由于放射性元素的被发现，实际上挑战了人们一直坚信的能量守恒定律，因为一个放射源元素根本不需要跟其他物质发生反应，自说自话就在那边衰变了，辐射出了一种射线，没有一丁点明显的物理或化学的变化。一开始，人们将这种现象归因于涉及的能量实在太小，也没当回事。 但是，随着对辐射能量更加请准的测量使得这个解释站不住脚了，卢瑟福在1900年发现，1克氧化铀每秒钟放射出4.2乘以十的负十一次方焦的能量，而居里夫人发现的镭的放射性要比铀强十万倍以上。 拥护能量守恒原理的人们开始寻找新的解释，有人提出了设想，铀和钍的化合物从周围气体分子中吸收了能量，并将它转变成为辐射能。居里夫人认为，这个世界上充满了甚至比X射线的贯穿力还要强的射线，这些射线只能被像铀和钍那样重原子量的物质所吸收。 有人说：“十分之几克的镭就破坏了化学中的原子论，革新了物理学的基础，复活了炼金术士的观念，给那些趾高气扬的化学家以沉重的打击。” 面对这种情况，卢瑟福第一次提出了“半衰期”的概念，他向来是一个实用主义者，他推断，所谓放射性衰变，其实就是一种原子从自己的内部分裂，变成了另外一种原子。其次，他还发现，无论是哪种放射性元素，其一半衰变成其他元素的时间总是一样的，这也就是半衰期。  在不同元素衰变所产生的新粒子中，有些是同种元素，卢瑟福将其分为两种，带正电的α粒子和带负电的β粒子，他还证明了α粒子实际上就是He离子，也就是没有电子的原子。这两种粒子都有很强的穿透性。 有意思的是，卢瑟福因此而获得了1908年的诺贝尔化学奖，他本人对此觉得是一种耻辱，因为他觉得自己是一个物理学家，他曾说过：“所有的科学可以分成两类，一类是物理学，剩下的都是集邮。” 其实在科学界，也存在着鄙视链，学数学的瞧不上学物理的，学物理的瞧不上学化学的。很多物理学家都认为，物理是很考验智商的，哪像化学，几个瓶瓶罐罐弄来弄去，太低端。 最逗的是，卢瑟福总共培养了玻尔在内的十一位诺贝尔奖得主，其中八位是物理学奖，三位是化学奖，他自己倒只拿了一个化学奖。想必卢瑟福的心中一定是非常苦闷，他梦寐以求的物理学奖始终都没有拿到。 一直以来，诺贝尔奖中的化学奖都是一个很尴尬的奖项，被称为“诺贝尔理综奖”，因为获奖者有相当一部分是物理学家或生物学家，纯化学奖只占2/3。截止至2017年，把其他学科的科学家瓜分化学奖的数据也统计出来，这175人获奖名单中大约还有1/3的人不是化学家。这么说吧，一个物理学家或生物学家，他不仅可以拿物理学奖或生物学奖，没准还能拿个化学奖，而一个化学家，他只能拿化学奖。 1904年春，卢瑟福来到了英国伦敦，给皇家科学研究所开了一个讲座，他准备讲的是关于他新发现的放射现象的蜕变理论，作为讲课的辅助内容，他拿出了一块沥青铀矿石。当时，伟大的开尔文也在场。  卢瑟福声称他计算出了地球的年龄，这要比开尔文最终计算出来的结果2400万年要古老得多。 虽然开尔文对此并没有激烈反驳，但与其他科学革命一样，卢瑟福的新发现并没有受到普遍的欢迎。 1911年，卢瑟福和他的学生们干了一件大事，他们用α轰击一张极薄的金箔，想看看原子内部的结构。相信各位高中物理都画过这样的图。原子是由原子核与电子构成，原子核就像太阳，电子就像行星一样绕着原子核转，而且，原子核与电子之间是极大的空间。  卢瑟福和学生的实验结果让他们大吃一惊，因为α粒子是带正电的氦核，在撞到金箔上的时候，有少数α粒子发生了散射，而且散射角度很大，超过了90°。对于这个情况，卢瑟福描述道：“这就像你用15英寸的炮弹向一张纸轰击，结果这炮弹却被反弹了回来，反而击中了你自己一样。”  这说明，在原子的中间有一个原子核，集中了原子大部分的质量。卢瑟福还发现所有氢原子核只是带正电的单个粒子，这个粒子的质量是电子的将近两千倍，这就解释了为什么氢原子的绝大部分质量都集中在原子核里，这个带正电的粒子后来被人们称为质子。  很快，卢瑟福就提出了自己的猜想，他推翻了老师汤姆逊的葡萄干蛋糕模型，提出了“原子行星模型”，认为原子内部是一个像太阳系一样的行星系统。  但是，问题来了，这个行星模型遭到了众多物理学家的质疑，因为带负电的电子绕着带正电的原子核旋转，这个体系是不稳定的。为啥？根据麦克斯韦理论，原子核与电子之间会放射出强烈的电磁辐射，从而导致电子一点点地失去自己的能量，就像地球逐渐失去自身质量一样，会逐渐“坠入”太阳内部，电子也会不断缩小自己的旋转半径，从而“掉入”原子核内部。 而且，整个过程不是渐进的，而是很快的，一眨眼的功夫，电子就会掉进原子核内部。 后来，卢瑟福的学生玻尔对其进行了改进，不过这些都是后话了。 1919年，一战结束后不久，卢瑟福接替了退休的汤姆逊老师，成了卡文迪许实验室的第四代掌门人。随后几年，由于他的巨大贡献，不仅当选为英国皇家学会会长，还受封为纳尔逊男爵。 1937年10月19日，二战前夕，卢瑟福因病去世，享年67岁。 下期：普朗克 |
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