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

但2000多年來，原子只是哲學(xué)上的思辨，并沒有充分的論證，所以對科學(xué)來說沒有多大的意義。

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

這兩派之間的爭論俗稱抬杠，目的就是看誰先被氣死。很顯然19世紀(jì)的麥克斯韋、玻爾茲曼相信原子存在，他倆通過假設(shè)原子的存在，利用統(tǒng)計學(xué)去研究分子的熱運動，解釋了氣體的宏觀性質(zhì)，宏觀性質(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象，在長時間的與人爭論中，玻爾茲曼越來越覺得自己被孤立了起來，甚至覺得別人都看不起他，長時間的這種心態(tài)就導(dǎo)致了他的精神出現(xiàn)了嚴(yán)重問題，加上病痛的折磨，于1906年結(jié)束了自己的生命。

按理說，原子是否存在，以及原子的化學(xué)性質(zhì)這些問題都是化學(xué)家的事情，但是此時的化學(xué)家只能通過元素之間的化學(xué)反應(yīng)，歸納出一些表象規(guī)律，對研究原子來說并無多大的實際意義。

所以還得物理學(xué)家出手解決這些問題。對原子是否存在的研究并不是簡單地通過某一項實驗直接確定的，而是一個循序漸進的過程。

這還得從1858年說起，這一年德國物理學(xué)家“尤利烏斯·普呂克”在研究低壓真空管放電實驗的時候發(fā)現(xiàn)，低壓真空管陽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)很簡單，里面有稀薄的氣體，一端是陰極、一端是陽極，各自連接一個金屬電極，在兩端加幾千伏的電壓后，就能在陽極玻璃管上看到微弱的綠光。

為了進一步研究綠光的來源，英國人克魯克斯改進了真空放電管，改進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。

這說明，有一種看不見的東西從陰極發(fā)射了出來，可以肯定它的穿透力不是很強，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。

這種看不見的東西是啥？當(dāng)時誰也不知道，不過給它起了一個名字叫：陰極射線。這種神奇的現(xiàn)象立即引起了人們的興趣，各大實驗室的物理學(xué)家都開始把玩陰極射線管。

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

關(guān)于陰極射線到底是啥？一開始英國人和德國人就吵了起來，英國人說這是一種帶電粒子，德國人說這是類似于紫外線的電磁波，當(dāng)時他們把電磁波叫以太波。

英國說這話的人是瓦爾利，因為他發(fā)現(xiàn)陰極射線在磁場中會偏轉(zhuǎn)，德國說以太波的人是赫茲，他發(fā)現(xiàn)這玩意在電場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

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

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

倫琴確認(rèn)，這并不是陰極射線，因為這種看不到的新射線穿透能力非常強，他用代表未知的字母X，將其命名為X射線。

關(guān)于X射線是如何在陰極射線管中出現(xiàn)，這個問題我會在后面的視頻中提到。我們接著往下說；

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

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

消息很快傳到法國，法國人貝克勒爾知道倫琴的發(fā)現(xiàn)以后，比任何人都興奮，因為他家祖上就是研究熒光物質(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，不過非常暗基本上看不到，但是把鈾礦石放在太陽底下暴曬一下，熒光就會變得非常強烈。

貝克勒爾就想，鈾礦石在太陽下一曬，是不是也能發(fā)出X射線，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的輻射，將照相底片曝光。

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

1896年，在英國卡文迪許實驗室，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，對氣體產(chǎn)生的效應(yīng)時，聽說了貝克勒爾的鈾射線。

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

一種穿透能力稍微強一些，需要一張薄鋁板才能擋住，跟陰極射線的穿透能力差不多，命名為β射線，后來證實陰極射線和β射線其實是同一種東西。

隨后德國物理學(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穿透力明顯強過于前兩種射線，按照字母順序就叫它γ射線吧。

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度下降一半所需要的時間。隨后又同英國化學(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)家點石成金的夢想，牛頓要是知道這事，估計能激動地哭出來，這是他最愛的事業(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，陰極射線的事情還沒有解決呢。當(dāng)年問題卡在了有人發(fā)現(xiàn)它在磁場中會偏轉(zhuǎn)，又有人發(fā)現(xiàn)它在電場中不偏轉(zhuǎn)，這不是互相矛盾嗎。

卡文迪許實驗室的掌門人湯姆遜在1897年的時候，決定重新研究陰極射線，他發(fā)現(xiàn)赫茲之所以在電場下不能偏轉(zhuǎn)陰極射線，是因為真空管中有殘留的氣體干擾，將氣體抽干凈以后，陰極射線可以在電場下偏轉(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在同一方向上同時施加電場和磁場，通過調(diào)節(jié)兩者的強度，使得陰極射線正好沿著直線打在探測屏上，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)比都不會發(fā)生變化，湯姆遜猜測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的粒子，因為物質(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。這個問題可是爭論了幾千年的話題，不知道氣死了多少人。

1903年盧瑟福還根據(jù)自己對原子結(jié)構(gòu)的研究，提出了一個廣為人知的原子模型。這個問題在下個視頻中我們會提到。

最后一個為原子存在蓋棺定論的發(fā)現(xiàn)是，1905年愛因斯坦發(fā)表的一篇，關(guān)于解釋布朗運動現(xiàn)象的論文，以純理論的方式證實了原子存在的真實性。

布朗運動發(fā)現(xiàn)的比較早，大約在1827年，說的是，植物學(xué)家布朗觀察到落入水中的花粉在做隨機的不規(guī)則運動。

80年間沒有一人想清楚這是咋回事，唯獨愛因斯坦通過分子熱運動理論解釋了花粉的不規(guī)則運動。

要不我經(jīng)常說，愛因斯坦的數(shù)學(xué)影響不了他的偉大，因為他的物理直覺無人能及。

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)；以及對布朗運動的解釋。

到1905年之后，基本上已經(jīng)沒人懷疑原子存在的真實性，那么接下來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？

這是下個視頻，我們要說的內(nèi)容。

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