前幾期的視頻我多次說(shuō)到，人類(lèi)確定原子的存在是一件非常艱難的事情，雖然從古希臘開(kāi)始，人們就說(shuō)過(guò)，物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，這些原子就是沒(méi)有結(jié)構(gòu)的實(shí)心小球，不可分割；

但2000多年來(lái)，原子只是哲學(xué)上的思辨，并沒(méi)有充分的論證，所以對(duì)科學(xué)來(lái)說(shuō)沒(méi)有多大的意義。

到了19世紀(jì)，關(guān)于原子是否存在分成了兩派，一派是毫無(wú)理由的相信原子的存在，另一派就是毫無(wú)理由的不相信原子的存在。

這兩派之間的爭(zhēng)論俗稱(chēng)抬杠，目的就是看誰(shuí)先被氣死。很顯然19世紀(jì)的麥克斯韋、玻爾茲曼相信原子存在，他倆通過(guò)假設(shè)原子的存在，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)去研究分子的熱運(yùn)動(dòng)，解釋了氣體的宏觀(guān)性質(zhì)，宏觀(guān)性質(zhì)都有啥？比如我們?nèi)藶槟芨惺艿降臏囟群蛪毫Α?

而反對(duì)原子論的人就有赫赫有名的大科學(xué)家馬赫以及奧斯瓦爾德，這兩人的資歷和威望非常高。

由于麥克斯韋主要的研究領(lǐng)域不在熱力學(xué)，而且他去世得也早，因此玻爾茲曼就成為了主要的攻擊對(duì)象，在長(zhǎng)時(shí)間的與人爭(zhēng)論中，玻爾茲曼越來(lái)越覺(jué)得自己被孤立了起來(lái)，甚至覺(jué)得別人都看不起他，長(zhǎng)時(shí)間的這種心態(tài)就導(dǎo)致了他的精神出現(xiàn)了嚴(yán)重問(wèn)題，加上病痛的折磨，于1906年結(jié)束了自己的生命。

按理說(shuō)，原子是否存在，以及原子的化學(xué)性質(zhì)這些問(wèn)題都是化學(xué)家的事情，但是此時(shí)的化學(xué)家只能通過(guò)元素之間的化學(xué)反應(yīng)，歸納出一些表象規(guī)律，對(duì)研究原子來(lái)說(shuō)并無(wú)多大的實(shí)際意義。

所以還得物理學(xué)家出手解決這些問(wèn)題。對(duì)原子是否存在的研究并不是簡(jiǎn)單地通過(guò)某一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)直接確定的，而是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

這還得從1858年說(shuō)起，這一年德國(guó)物理學(xué)家“尤利烏斯·普呂克”在研究低壓真空管放電實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，低壓真空管陽(yáng)極一端的玻璃壁上出現(xiàn)了綠色的輝光。

低壓放電管的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，里面有稀薄的氣體，一端是陰極、一端是陽(yáng)極，各自連接一個(gè)金屬電極，在兩端加幾千伏的電壓后，就能在陽(yáng)極玻璃管上看到微弱的綠光。

為了進(jìn)一步研究綠光的來(lái)源，英國(guó)人克魯克斯改進(jìn)了真空放電管，改進(jìn)后的管子叫克魯克斯管。也就是圖中的樣子。

在管子的末端涂上熒光粉，然后在前面放一個(gè)金屬薄片，通電以后，可以看到金屬片的陰影投在了末端玻璃管上。

這說(shuō)明，有一種看不見(jiàn)的東西從陰極發(fā)射了出來(lái)，可以肯定它的穿透力不是很強(qiáng)，打在末端的熒光粉上，使得熒光粉發(fā)出了明亮的綠色輝光。

這種看不見(jiàn)的東西是啥？當(dāng)時(shí)誰(shuí)也不知道，不過(guò)給它起了一個(gè)名字叫：陰極射線(xiàn)。這種神奇的現(xiàn)象立即引起了人們的興趣，各大實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家都開(kāi)始把玩陰極射線(xiàn)管。

你能想到，就這一個(gè)小小管子，讓人類(lèi)順著線(xiàn)索發(fā)現(xiàn)了放射性，發(fā)現(xiàn)了元素的衰變；也讓人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了原子的組成部分。

關(guān)于陰極射線(xiàn)到底是啥？一開(kāi)始英國(guó)人和德國(guó)人就吵了起來(lái)，英國(guó)人說(shuō)這是一種帶電粒子，德國(guó)人說(shuō)這是類(lèi)似于紫外線(xiàn)的電磁波，當(dāng)時(shí)他們把電磁波叫以太波。

英國(guó)說(shuō)這話(huà)的人是瓦爾利，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中會(huì)偏轉(zhuǎn)，德國(guó)說(shuō)以太波的人是赫茲，他發(fā)現(xiàn)這玩意在電場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

德國(guó)除了赫茲，維爾茨堡大學(xué)的倫琴也在實(shí)驗(yàn)室擺弄陰極射線(xiàn)管，在研究陰極射線(xiàn)的時(shí)候，通常要關(guān)燈、拉窗簾，在暗室中實(shí)驗(yàn)效果更好一些，有天他無(wú)意中把一個(gè)熒光屏放在了陰極射線(xiàn)管的旁邊，這時(shí)他發(fā)現(xiàn)除了玻璃管的末端，在距離射線(xiàn)管比較遠(yuǎn)的熒光屏上也看到了綠色閃光。

他為了確認(rèn)，是不是有陰極射線(xiàn)跑出來(lái)了，就用黑紙包裹玻璃管，用紙片，木板遮擋，都無(wú)法消除閃光，只有換了稍微厚一點(diǎn)的金屬板的時(shí)候，才消除了熒光屏上的閃光。

倫琴確認(rèn)，這并不是陰極射線(xiàn)，因?yàn)檫@種看不到的新射線(xiàn)穿透能力非常強(qiáng)，他用代表未知的字母X，將其命名為X射線(xiàn)。

關(guān)于X射線(xiàn)是如何在陰極射線(xiàn)管中出現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題我會(huì)在后面的視頻中提到。我們接著往下說(shuō)；

1895年12月28號(hào)倫琴以一篇題為《關(guān)于一種新射線(xiàn)》的文章發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。

X射線(xiàn)瞬間點(diǎn)燃了科學(xué)界的熱情，也在全世界引起了巨大的轟動(dòng)，各大報(bào)紙頭版頭條瘋狂報(bào)道，如此轟動(dòng)的原因是，倫琴照出了人類(lèi)歷史上第一張人體X射線(xiàn)的照片，在所有的人看來(lái)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)跟魔法一樣神奇。

消息很快傳到法國(guó)，法國(guó)人貝克勒爾知道倫琴的發(fā)現(xiàn)以后，比任何人都興奮，因?yàn)樗易嫔暇褪茄芯繜晒馕镔|(zhì)的，比如有些鈾礦石在黑暗環(huán)境下就能發(fā)出幽幽綠光，不過(guò)非常暗基本上看不到，但是把鈾礦石放在太陽(yáng)底下暴曬一下，熒光就會(huì)變得非常強(qiáng)烈。

貝克勒爾就想，鈾礦石在太陽(yáng)下一曬，是不是也能發(fā)出X射線(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只要是含鈾的熒光物質(zhì)，不需要暴曬就能釋放出看不見(jiàn)的輻射，將照相底片曝光。

這是人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)的元素放射性現(xiàn)象，不過(guò)放射性這個(gè)詞是后來(lái)居里夫人發(fā)明的。在貝克勒爾之后，居里夫人成為了法國(guó)乃至當(dāng)時(shí)全世界放射性研究的先驅(qū)。

1896年，在英國(guó)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，給湯姆遜當(dāng)助手的盧瑟福，正在按照導(dǎo)師的要求研究X射線(xiàn)，對(duì)氣體產(chǎn)生的效應(yīng)時(shí)，聽(tīng)說(shuō)了貝克勒爾的鈾射線(xiàn)。

他決定從穿透能力的角度研究下鈾射線(xiàn)，盧瑟福發(fā)現(xiàn)鈾釋放出來(lái)的射線(xiàn)有兩種，一種穿透力很弱，一張紙就能把它擋住，命名為α射線(xiàn)。

一種穿透能力稍微強(qiáng)一些，需要一張薄鋁板才能擋住，跟陰極射線(xiàn)的穿透能力差不多，命名為β射線(xiàn)，后來(lái)證實(shí)陰極射線(xiàn)和β射線(xiàn)其實(shí)是同一種東西。

隨后德國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)釷及其化合物也能發(fā)出輻射，盧瑟福發(fā)現(xiàn)釷的輻射中有一種射線(xiàn)穿透力明顯強(qiáng)過(guò)于前兩種射線(xiàn)，按照字母順序就叫它γ射線(xiàn)吧。

1901年盧瑟福先是發(fā)現(xiàn)了放射性的半衰期，也就是元素放射性強(qiáng)度下降一半所需要的時(shí)間。隨后又同英國(guó)化學(xué)家索迪發(fā)現(xiàn)了，元素的嬗變現(xiàn)象，也就是元素在經(jīng)歷了放射性輻射以后，就轉(zhuǎn)變成了另外一種元素。

這一發(fā)現(xiàn)一下圓了化學(xué)家點(diǎn)石成金的夢(mèng)想，牛頓要是知道這事，估計(jì)能激動(dòng)地哭出來(lái)，這是他最?lèi)?ài)的事業(yè)。

至此元素的放射性，以及元素的嬗變，就成為了原子存在的證據(jù)之一。

大家別忘了，陰極射線(xiàn)的事情還沒(méi)有解決呢。當(dāng)年問(wèn)題卡在了有人發(fā)現(xiàn)它在磁場(chǎng)中會(huì)偏轉(zhuǎn)，又有人發(fā)現(xiàn)它在電場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，這不是互相矛盾嗎。

卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的掌門(mén)人湯姆遜在1897年的時(shí)候，決定重新研究陰極射線(xiàn)，他發(fā)現(xiàn)赫茲之所以在電場(chǎng)下不能偏轉(zhuǎn)陰極射線(xiàn)，是因?yàn)檎婵展苤杏袣埩舻臍怏w干擾，將氣體抽干凈以后，陰極射線(xiàn)可以在電場(chǎng)下偏轉(zhuǎn)，從而也證明了這是一種帶負(fù)電的粒子。

接著湯姆遜給陰極射線(xiàn)在同一方向上同時(shí)施加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)兩者的強(qiáng)度，使得陰極射線(xiàn)正好沿著直線(xiàn)打在探測(cè)屏上，并且算出了粒子的荷質(zhì)比。

不管陰極換哪種金屬材料，粒子的荷質(zhì)比都不會(huì)發(fā)生變化，湯姆遜猜測(cè)這種粒子是所有元素所共有的一部分，取名為電子。

元素既然有帶負(fù)電的電子，那么它肯定有帶正點(diǎn)的粒子，因?yàn)槲镔|(zhì)是電中性的，所以電子的發(fā)現(xiàn)也成為了原子存在的證據(jù)，也表明了原子可再分。這個(gè)問(wèn)題可是爭(zhēng)論了幾千年的話(huà)題，不知道氣死了多少人。

1903年盧瑟福還根據(jù)自己對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究，提出了一個(gè)廣為人知的原子模型。這個(gè)問(wèn)題在下個(gè)視頻中我們會(huì)提到。

最后一個(gè)為原子存在蓋棺定論的發(fā)現(xiàn)是，1905年愛(ài)因斯坦發(fā)表的一篇，關(guān)于解釋布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的論文，以純理論的方式證實(shí)了原子存在的真實(shí)性。

布朗運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)的比較早，大約在1827年，說(shuō)的是，植物學(xué)家布朗觀(guān)察到落入水中的花粉在做隨機(jī)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

80年間沒(méi)有一人想清楚這是咋回事，唯獨(dú)愛(ài)因斯坦通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)理論解釋了花粉的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

要不我經(jīng)常說(shuō)，愛(ài)因斯坦的數(shù)學(xué)影響不了他的偉大，因?yàn)樗奈锢碇庇X(jué)無(wú)人能及。

總結(jié)一下，原子存在的證據(jù)有：放射性的發(fā)現(xiàn)，元素的嬗變；電子的發(fā)現(xiàn)；以及對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的解釋。

到1905年之后，基本上已經(jīng)沒(méi)人懷疑原子存在的真實(shí)性，那么接下來(lái)的工作就是既然原子存在，而且還可再分，那么原子的結(jié)構(gòu)是怎樣的？

這是下個(gè)視頻，我們要說(shuō)的內(nèi)容。

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