汤姆生发现电子 阴极射线管内原是真空的。新的一年开始,汤姆生在重大发现中迈出了最关键 的一步:他想到,把里面充上气体结果会是如何?他这样做了,先充上了氢气,后 充上了氮气,再充上氦气……结果发现,那种神奇的物质光束没有受到这些气体的 阻碍……这一切又意味着什么呢? 一天,汤姆生把实验室所有的人,包括卢瑟福,都轰了出去,独自一个人在实 验装置之前坐了下来。这是异乎寻常的。卡文迪许实验室的所有人员,不管是老资 格的,还是才来的,都不曾听到说,实验室的主任有过这样的举动。 大家服从了,出实验室后三三两两散去。 卢瑟福清楚,将有大事发生。他走到操场上,在一个凳子上坐了下来。他面对 着操场,让自己面前有一个大的空间,以便使自己思想的翅膀不受遮挡。 这种射线可以被电场所偏移,也可以被磁场所偏移;它在各种轻于空气的气体 中自由穿行;它带有负电荷……这意味着什么呢?首先,它本身是什么呢?肯定不 是光。因为光没有这许多的性质。那它是什么呢?它是一种粒子吗?如果是粒子, 它来自何方?如果它来自原子,那么……他不能再想下去。因为牛顿、马克斯韦尔 的断言不可驱除地盘旋在他的脑海里。 卢瑟福又想起了老师的话:也许,卢瑟福,事情会有变化了…… 难道老师要打破原子吗? 他继续思索着。 卢瑟福没有想明白,汤姆生却想清楚了。阴极射线管内发光的那种物质束不是 别的,而是一种流动着的粒子。被电场和磁场所偏移,带有电荷(负电),种种特 征可以证明这一点。在各种轻于空气的气体中自由穿行,说明这种粒子体积极小, 质量极轻。尤其是它轻于氢。而在元素表上,氢的前面不可能再有新的元素了。这 证明,这种粒子不应当是原子一级。它们是物质的某种基本组成部分。而如果它们 只是一部分,那么,就必定有一个整体。这个整体就是原子。反过来说,这种粒子 是原子的某种基本组成部分——一个部分。 由于它以带负电为其主要特征,这样,一开始汤姆生就给它起了一个贴切的名 字——电子。 汤姆生自然明白自己的发现的重大意义——一个划时代的发现。从此,“原子 不可分”已经成为神话。 卡文迪许轰动了,剑桥轰动了,伦敦轰动了,欧洲轰动了,整个世界轰动了! 四、J ·J ·汤姆生的“葡萄干布丁”模型 原来人们认为原子是物质存在的最小微粒,是不可分割的,因此便没有必要思 考它的结构问题。现在发现了电子,原子成了可分之物,那么,人们自然提出问题 :电子在整个原子中占据怎样的地位?处于什么样的位置?在这方面,汤姆生自然 最具权威。“葡萄干布丁”模型渐渐成型。汤姆生想象到,“他的原子”是若干带 负电的粒子包含在一个带均匀正电的球内,如果整个原子被看做一个布丁,那么, 电子便是镶嵌在布丁表面的葡萄干。 “葡萄干布丁”模型就这样问世,并有效地统治了原子物理界。 但这一模型存在着明显的缺陷:它依然带有“原子不破”的影子,把它描述成 一个实心小家伙,从而也无法解释原子分裂的问题。另外,这种模型中,在没有外 力作用的情况下,电子被认为是固定不动的。这并不符合实际情况。 若干年后,这种“葡萄干布丁”模型被他的学生卢瑟福的行星式模型所代替。