第7章 约翰·汤姆逊

万物是怎样构成的？这是一个古老的话题。毕达哥拉斯学派认为万物皆为数；西方第一个哲学家泰勒斯认为万物在水；赫拉克利特认为“万物由火构成”。

直到最后，德谟克利特提出了“原子说”。

19世纪末，从研究阳极射线起导致了X射线和放射性的发现。

那么，阳极射线本身的组成和性质是什么呢？其说法不一。有些科学家发现阴极射线能穿透某些金属，在磁铁的作用下发生偏转。

1879年，英国物理学家克鲁克斯发现阴极射线是由带负电的粒子组成的。他认为这种粒子是气体分子在阴极上得到电荷所形成的阴离子，同性相斥导致它从阴极射向阳极。他在《论辐射的性质》一文中提出了阴极射线是阴离子流的假说。但是，此假说与事实有矛盾。矛盾推动人们沿着另外的思路去思考问题。

阴极射线性到底是什么？这个问题也是德国物理学界的老问题。很多德国物理学家认为阴极射线是一种以太波，而英国人常认为是粒子流。

约翰·汤姆逊1856年出生在英国曼彻斯特郊区。他的父亲从事出版业和书籍的买卖。汤姆逊小时候起就十分爱好自然科学，到20岁那年，他考入三一学院。

1884年，汤姆逊成为卡文迪许实验室第三任主任。

1897汤姆逊开始研究阴极射线。他采用的方法主要是由阴极射线在电场和磁场中发生偏转出发。另外他也采用了静电偏转的方法。

这样，汤姆逊用实验证明了阴极射线在电场和磁场作用下都可以发生偏转，而这些射线偏转方式和带负电的粒子相同，这就说明阴极射线是带负电的电子流。

汤姆逊指出：阴极射线粒子是一种质量大约是氢原子质量1／2000的带负电的粒子，它的带电量是基本的电荷单位，它就是电子。

汤姆逊采用的“电子”概念，这个词最早是由英国物理学家斯通尼提出来的。后来，电子成了电的基本单位。

1911年美国实验物理学家密立根精确地测得电子的电荷和质量分别为一个具体数值，这从实验上支持了电子的存在。

自古代德谟克利特的原子说以来，人们一直受原子不可再分的观念影响。电子的发现是科学的又一次革命性事件。

物理学由宏观进入了微观，物质在人们面前展示出了微观结构。

X射线与放射性以及电子的发现，开始动摇经典物理学的观念，打破了传统，使得一些受机械论影响的物理学家在新的发现面前深感物理学的危机，揭开了量子理论和相对论的现代物理学序幕。