x射线、元素放射性和电子是揭开现代科学帷幕的三大发现。其中,电子的发现是最重要的,因为电子比原子小。电子的发现意味着人们在探索微观物质方面进入了一个新的里程碑。电子学的发现者,英国人唐慕孙,是探索新里程的领导者。

汤慕荪(网络图)

那么唐穆荪是如何发现电子的呢?还有一个曲折的故事,诸葛亮有三次去草堂,而唐穆荪有三次质荷比。

唐穆荪的研究始于对前人成果的研究。在此之前,舒斯特还探索了微观世界,他的研究自然引起了唐木孙的注意。在研究生卢瑟福的帮助下,唐木孙首次证实了先前的发现:阴极射线粒子带负电荷。

接下来,唐木孙计划测量这个带负电的粒子,看看它的质荷比是多少。他对学生们说:“我们用舒斯特的方法来测量!让阴极射线在磁场中偏转,然后计算质荷比。”

出人意料的是,在测试过程中发生了意外-

“教授,我们的结果与舒斯特的不同...根据我们的结果...这种粒子的质荷比是氢原子的1000多倍卢瑟福低声说道。

卢瑟福(网络图)

你知道,质荷比相当于一个粒子的“停留”。科学家可以通过质荷比来推断粒子是原子、分子还是其他物质。舒斯特认为阴极射线粒子不是分子就是原子,因为根据他的测量,这种粒子和氢分子的质荷比是相似的。换句话说,户口表明粒子和氢分子是兄弟。

如果舒斯特是错的,而唐木孙和卢瑟福是对的,那么这个粒子绝对不可能是一个分子或原子,因为它太小了。蚂蚁怎么会是大象的亲戚呢?

“会不会是错的?”唐木孙没有太在意第一次测量的结果。这个实验可能是错误的,一种测量方法不能解释这个问题。唐穆荪指示卢瑟福以同样的方式进行更多的试验。

但是重复的测试仍然否定了舒斯特的结果!

唐木孙做实验(网络图)

那么,这是测试过程中的一个问题吗?唐木孙认为,归根结底,测量是一种人为的方法,要找出真相。如何保证自己的操作或机器没有错误?我们想要测量的是非常小,非常小的物质,如果我们一点点不注意的话,它可能有一英里远...但是,我们已经多次检查了操作细节,机器也经过了多次检查和调整...

唐木孙说:“让我们改变方法,看看测量结果是否会有所不同。任何一种测量方法都会有一些误差。但是,只要在测量过程中没有问题,不同测量方法获得的结果应该几乎相同,并且可以相互验证。”

根据前人绘制的地图,唐穆荪来到了前人没有见过的地方。是他自己犯了错误,还是他的前任绘制的地图错了?唐穆荪决定他的目标不变。他会改变路线,重走科学之旅,看看能否看到舒斯特尔眼中的风景。

“我们可以把阴极射线打到热电偶上。热电偶能把电转化成热。然后我们根据热量反过来计算粒子的动能,然后我们根据动能计算质荷比。”

这是一次繁忙而反复的测试。他们仍然从舒斯特尔那里得出不同的结论!这足以表明舒斯特尔的结论是有问题的吗?

不可能这么着急,唐默荪认为,科学研究应该严谨,严谨,严谨。真相经得起反复的考验。如果舒斯特尔的结论确实有问题,那么如果我们改变另一种方法并多次测试它,我们还会害怕什么呢?我宁愿更加小心和挑剔。

我们也可以让阴极射线穿过垂直的磁场和电场,调整阴极射线在这两个磁场中的偏转角相等,然后计算阴极射线粒子的质荷比

第三种方法,在第三轮重复测试后,仍然显示舒斯特尔的结论是错误的。

“三次测试的结果几乎相同。阴极射线粒子的质荷比大约是氢原子的1000倍。也就是说,阴极射线由小于氢原子1000倍的粒子组成...什么是这么小的物质?这应该是一种以前没有提到过的材料……”经过反复验证,一步一步,唐木孙将走近真相!

这个非常非常小的物质是一个电子!

唐木孙的实验工具(数据图表)

电子的发现几乎颠覆了科学界。在19世纪,对微观世界的真正含义有两种解释:一种是牛顿提出的粒子理论,另一种是笛卡尔提出的以太涡旋理论。前者横扫英国,后者占领了德国和法国。哪个陈述是正确的?这两个学派的学者陷入了激烈的争论。

1897年,唐木孙发现了电子,这正好反映了粒子理论的正确思想。这场争端已经得到妥善解决。

事实上,在唐木孙之前,几位德国科学家也在实验室中发现了类似的现象,但他们很自然地应用了笛卡尔的理论,认为他们发现了“以太”,从而错过了这个好机会。

27岁的唐木孙被破例选为剑桥大学卡文迪许实验物理教授。许多人以此为基础来说他有多聪明,所以他自然成功了。事实上,并不是他的智商帮助唐木孙成功地发现了电子学,而是他严谨求实的态度和求实的精神。

秉承科学精神,寻找确凿证据,认真研究前人的成果,不迷信前人的结论,这是唐穆荪成功的秘诀。