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2、改写历史，JJ汤姆森发现电子（电子是如何被发现的？28岁系主任汤姆森改写历史)

妈咪说知识就是力量，大家好，我是妈咪叔，1856年的12月18日，在英国曼彻斯特旁边儿有一个叫做契瑟姆的小镇，这里边儿出生了一位即将改变历史的人，叫做约瑟夫·约翰·汤姆森。 那年刚好是意大利化学家阿伏伽德罗去世的那一年，汤姆森的父亲是一位书商和出版商，他自己有一个小书店啊，但是他的书店里边儿基本上都是一些年代比较久远的书籍，还都比较珍贵，所以很多什么作家呀，教授啊，都喜欢来到父亲的书店里淘书，久而久之，汤普森的父亲啊就结识了很多知名的学者。小的时候有一天汤姆森就去书店玩，看见他父亲啊，正和一个大胡子在那儿唠嗑，他父亲就和汤姆森说过来过来，儿子来我给你介绍一下啊，这位是焦耳先生， 你看啊，所以打小的汤普森就在这帮名人这个眼底下啊留下好眼缘了。14岁的时候啊，汤姆森就进入了欧文斯学院学习工程学，但是到了汤姆森16岁的时候，他父亲不幸病逝了，那家里经济条件又不是那么好啊，母亲就一再劝说,汤姆斯还是坚持完成了学业，1876年20岁的汤普森以优异的学习成绩又被保送了剑桥大学三一学院继续深造，学习的是数学,剑桥大学可不是一般家庭能去的，这学费很高的啊，但是汤姆森拿到了全额奖学金，他很高兴啊，四年之后顺利毕业了，留在剑桥大学这卡文迪许实验室开始研究物理。 这个卡文迪许实验室咱们之前介绍过第一位主任，那就是大名鼎鼎的麦克斯韦。 汤姆森去的时候已经是第二任主任了，不过依旧是物理学界的泰斗级人物瑞利勋爵， 瑞利就很喜欢汤姆森，他就觉得这小伙子踏实肯干，还聪明伶俐，给点赞好评，汤姆森在卡文迪许实验室待了四年之后就是这个1884年的时候啊，瑞利突然要退休了，这咋办呢？就需要找人接替呀。这件事儿啊，你别说是他们实验室，就在当时那是整个英国人民啊，都是很关心的，就谁来接替瑞利呢？瑞利老爷子去和大伙儿说，我说我已经有人选了，就是jj汤姆森那小伙子，这立马就很多人就不干了，这一个大学刚毕业四年，28岁的小伙子，。你这不是砸卡文迪许实验室招牌的吗？而且这个职位那是很多人盯着呢，稍稍有点成就的人，谁不想当个实验室主任啊，于是这个剑桥大学就想了一个办法，就是呢找三位杰出的科学家组成一个评审小组，让他们来决定啊，你看公开，公平，公正，这三位是谁呢？第一位啊就是凯尔文老爷子，这是热力学的权威。 当时选这第二任主任的时候啊，剑桥大学就好几次找到了开尔文，老爷子说您过来当吧，啊，不过都被他拒绝了。 第二位是斯托克斯， 这位在流体力学当中啊也有不小的建树，提出了斯托克斯方程。 第三位叫做乔治达尔文， 这位建立了潮汐摩擦理论，他对天体力学有重大贡献，不是大家经常听的那进化论的老达尔文啊，不过这位是老达尔文的儿子啊，经过这三位的一致投票，还是同意了瑞利的推荐，汤姆森成功当选，就连他自己都蒙了，就没敢想啊，自己居然一毕业就成了著名的卡文迪许实验室的主任了，上任之后研究的第一个问题那就是是阴极射线管。 那个时候啊谁说不会摆弄个阴极射线管，那简直都不是搞物理的人，但是这个阴极射线它到底是啥，没人能说清。而啊这个英国人和德国人还为此争论了好长时间，汤姆森研究的就是这个事儿，咱们先说啥是阴极射线管，这得从长计议，法拉第发现了这个电磁感应之后， 很多人就开始研究电磁现象，发明了不少小东西，在1855年法国第二届世博会上有一个商品缠满了漆包线，大伙儿都都没见过，这上面儿写着感应线圈,可以把低电压直流电变成几千伏的高电压，落款是:巴黎工程师鲁姆科夫1851年发明，这位鲁姆科夫也是一位发明家，不过感应线圈具体是谁发明的？这说法就很多了啊，因为只要稍稍长的不一样，你就可以申请个专利，但是这位啊肯定是第一个把感应线圈商品化人，就是当成商品拿出来卖了。不太了解这段历史的朋友可能要问了，说这不是特斯拉吗？这怎么没有特斯拉呢？1855年特斯拉还没出生呢，特斯拉是1856年出生的，和咱们故事的主人公这一这jj汤姆森同岁。鲁姆科夫这个感应线圈儿让大伙儿大吃一惊啊，这东西居然可以变压物理学家高兴坏了，因为你一般啊你要在实验室做个实验，你想弄一个高电压，你就需要好多电池串联起来，所以那个时候啊要做实验那是要花费很多钱的，这东西一出来你解决大问题了呀，买，多少钱都得买啊，不过那个时候还没有交流电，大家都是用直流电做实验，因为电压高这个这个鲁姆克夫线圈一通电就噼里啪啦打火花，反正在这次这个世博会上啊，那是赚足了眼球，也就像世界各地流行开来。 一个德国人啊，叫做盖斯勒，他就对这个火花比较感兴趣啊，他为了研究电火花想了一个办法。怎么办呢？他就把这个线圈的正负两极用两根铂斯的导线给它联出来，然后呢在中间给他加一个玻璃管儿，你这样这个火花不就打在玻璃管里边儿了吗？那就方便看，然后就各种各样的实验，比如说啊把这个玻璃管儿给它抽成真空，看看能啥样啊，他就发现啊，当这个玻璃管里的气体很稀薄的时候，残留下来的气体会发光， 这东西神奇呀，他就把这个东西给它起了个名叫做低压气体放电管。您可别小瞧这根管子啊。他就是咱们现在日光灯啊，霓虹灯啊，电视显像管的鼻祖，人们为了纪念这个盖斯勒啊，就把这个管子叫做盖斯勒管，后来物理学家又发现了，当这个盖斯勒馆儿里的气体啊，这个气压再低一点儿的时候啊，那气体它就不发光了，哎，比如说啊这边儿是阴极，这边儿是阳极，中间的气体就不发光了，但是在阳极这边儿的玻璃上会出现一块儿明显的荧光， 这就像是就有一束你看不见的光从阴极射了出来，然后打在玻璃上看见了，但是如果它要是光的话，为啥中间这段我看不见呢？于是人们就给这个不知道是啥的这个射线啊，起了个名叫做阴极射线，是从阴极射出来的吗？所以啊这个改良之后的盖斯乐管就叫做阴极射线管。 就是这么个东西让英国人和德国人是吵得不可开交，德国人一般就认为电磁波，类似于紫外线的电磁波，当时人们认为电磁波就是波没有质量，质量呢是之后的事儿了，英国人则认为应该是带电粒子，啥粒子呢？那个时候人们认为最小的粒子就是原子啊，所以可能是带电的原子束，德国的代表人物就是赫兹（证实电磁波存在者）， 赫兹发现这个阴极射线你给他加一个磁场，然后他就会发生偏转，但是电场下它就不偏转。 我们都知道，如果要是带电粒子，你磁场和电场那都得偏转啊，所以赫兹说了，肯定不是带电粒子，有可能是未知的东西。这德国人还有一位叫做莱纳德， 这老哥比较有想法，他把阴极射线阳极这边儿的这个玻璃给它开了个小口，然后换成了铝箔，就是很薄很薄的铝片，他发现这束射线可以穿透铝箔打出去了，他就说说这怎么可能是粒子呢？这又是粒子的话，肯定就反弹回来了呀，就只有射线才能够穿过去，于是德国这边儿就断定就算他不是射线，那也肯定不是粒子没跑了，这位莱纳德也因为对于阴极射线管的研究还获得了1905年的诺贝尔物理学奖。英国人这边儿的代表人物叫做克鲁克斯， 他的证据就是,首先你这个射线啊，它在磁场下是能够偏转的，这就证明了他不是电磁波啊，电磁波不带电的，你把一束光给它放到磁场边儿，它也不会偏转，然后这老哥呢也做了一个实验，他把一个小风车给它放到这个玻璃管里了，然后这个阴极射线打在小风车上，居然能让这个风车就能转啊，他还给别人看，说你看你看这个电磁波怎么可能有这么高的能量呢？所以肯定是带电粒子，而且啊根据这个磁场下偏转方向来看啊，还得是带负电的粒子束。就这么着吧，这英国人和德国人就争论了好久，一场不平凡的争论啊，注定得有一个天才来摆平。1895年，JJ汤姆森也加入了这场战争。但他很快就发现了这个问题所在，果然是没有辜负瑞丽老爷子的期望，就为啥阴极射线在电场下不偏转的，就是因为受到这个稀薄气体导电性的影响，说白了啊，你这个阴极射线管里的气体抽的不干净啊，真空程度还不够，这事儿说起来简单，可做起来没那么容易啊，当时的真空泵还达不到要求。就只能抽成那样了，所以汤姆森又花了很长时间就改良这个真空泵，终于在1897年让人们看到了阴极射线是可以电偏转的，德国物理学家刚一听说就一拍大腿，哎呀，败了，败了，这回实验结果摆明了这应阴极线就是带负电的粒子数啊，不过新的问题又来了，你可以证明是这个带电粒子束了，可是它是什么粒子呢？分子？原子？汤姆森紧接着根据实验结果进行了测算，如果算一算这个粒子的质量啊，看看和谁接近不就得了吗？当时人们知道最轻的原子就氢原子，这一算不好了，这个神秘的带电粒子的质量居然大约是氢原子质量的1/2000。这汤姆森就大胆的猜测，人们一直认为这个原子是不可再分的最小单位，这个结论他并不正确，因为他发现了更小的粒子啊。这也很好的解释了就为什么阴极射线可以穿过铝箔呀？因为它小啊后来啊人们把这种带电粒子就叫做电子。两年之后也就是1899年，汤姆森又重新测算了电子的质量和电量，当时他给出的数据是质量是3X1^-31千克，电量是2X10^-19库伦，这个数据虽然不够精确，但是数量级确是对的啊，我们现在知道电子的质量是9.109×10的负31次方千克，电量是1.602×10的负19次方库仑，你看没差多少啊，这个电子它小到什么程度呢？把五万亿个电子啊排成一排大概也就是1cm那么长，这是人类历史上发现的第一个基本粒子，就是真的是不能再分了啊，至少到目前来说是这样的，汤普森也因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。这也改变了人类几千年以来啊对于原子是不可再分的看法，这无疑是整个科学史上最浓重的一笔。下个基本粒子又是啥呢？咱们下期接着聊，我是妈咪叔一个较真儿的理工男，下期见，拜拜。

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