原子|如果有一天地球只剩下你一个人，你会留下这句话吗？
如果有一天 ， 地球上只剩下你一个人 ， 而你要给这个星球留下最后一句话 ， 以便有其他生命到来时 ， 他们能够了解人类过去最重要的科学 ， 你会留下哪一句?
物理学家费曼曾经说过 ， 如果要用一句话来说明人类科学最重大的发现 ， 他会选择“物质是由原子构成的”这一句 。 然而 ， 如果是德布罗意的话 ， 估计他还会加上一个逗号 ， 然后补上“并且具有波粒二象性 。 ”
“物质是由原子构成的 ， 并且具有波粒二象性 。 ”
20世纪之前 ， 杨氏双缝等实验和麦克斯韦电磁方程让人们坚信 ， 光是一种波 ， 而电子、原子则是一粒一粒的 。 1905年爱因斯坦的光电效应证实了光不仅是一种波还具有粒子的性质 ， 也就是光子 。 光是具有波粒二象性的 。 然而 ， 如果有人告诉你 ， 不仅光具有波粒二象性 ， 电子、原子、和它们组成我们的物质也都具有波粒二象性 ， 你会不会感到背脊发凉?我们的身体难道也是一种波?真是鄙夷所思!
物质具有波粒二象性 ， 这不是科学家们的凭空臆想 ， 而是通过无数次的科学推理和实验去证明得出的结论 。 这是一个跌宕起伏的过程......
最早认为物质是由原子构成的说法 ， 是2000年前古希腊人留基伯和他的学生德莫克利特提出的 。 虽然当时只是一个猜想 ， 但是这一概念的提出 ， 可说是人类一个伟大的创举 。
2000年后的19世纪初 ， 英国化学家约翰·道尔顿才通过实验的方法把原子的推测转变为科学的概念 。 1905年7月18日爱因斯坦发表的论文《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动》又一次实锤证明了分子和原子的存在 。
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约翰·道尔顿
当时人们认为 ， 原子已经是构成物质的最小单元了 ， 它是无法再分割的 。 然而 ， 到了19世纪末 ， 大自然似乎又给人们一些启示：原子内部应该还有一些不同的结构 。
1895年 ， 德国的科学家伦琴发现了X射线;1896年 ， 法国的科学家贝克勒尔发现了铀原子具有放射性;1898年 ， 居里夫妇发现了放射性比铀更强的元素镭 。 这些现象说明原子内部是不稳定的 ， 它是不是还有什么我们不知道的构造呢?卢瑟福就曾推测 ， 这种放射性是原子自身内部分裂成新的原子过程中的一种表现 。 然而 ， 原子怎么可能可以再分割和改变呢?当时几乎没有人相信这种观点 。
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100新西兰元上的卢瑟福
J.J.汤姆逊发现电子
在1897年 ， J.J.汤姆逊也发现了阴极射线中有一种“微粒” ， 并且这种微粒带有负电荷 。 他给这种带负电荷的微粒命名为“电子” ， 至此人们终于认识到原子中确实还有别的东西 。 J.J.汤姆逊于此也获得了1904年的诺贝尔物理学奖 。
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J.J.汤姆逊
原子中的电子带有负电 ， 而原子是中性的 ， 那么J.J.汤姆逊推测原子中必定还有带正电荷的物质 ， 这样正负电才能平衡成不带电的原子 。 于是他想像出一个原子的模型是这样的：原子就像一个松软的蛋糕 ， 蛋糕上点缀着葡萄干 ， 这些葡萄干就是带负电的电子 ， 而蛋糕本身带有正电 ， 它们达成了一种平衡 。 所以原子组成的我们和周边的各种物质才没有表现出带电性 。 这个原子的模型人们称之为”葡萄干布丁模型“ 。
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