（呵呵,有些长,请您耐心看.好么?）(1)原子研究发展史

　　BC400年希腊哲学家德谟克列特提出原子的概念.

　　1803年道尔顿提出原子说.

　　1833年法拉第提出电解定律,此暗示原子带电,且电可能以不连续的粒子存在.

　　1874年司通内建议电解过程被交换的粒子叫做「电子」.

　　1879年克鲁克斯从放电管(高电压低气压的真空管)中发现阴极射线.

　　1886年哥德斯坦从放电管中发现阳极射线.

　　1897年汤姆生证实阴极射线即阴极材料上释放出的高速电子流,并测量出电子的荷质比.e/m=1.7588×108库仑/克

　　1909年米立坎的油滴实验测出电子之带电量,并强化了「电子是粒子」的概念.

　　1911年拉塞福的α粒子散射实验,发现原子有核,且原子核带正电、质量极大、体积很小.其条利用(粒子(即氦核)来撞击金箔,发现大部分(99.9％)粒子直穿金箔,其中少数成大角度偏折,甚至极少数被反向折回(十万分之一).

　　1913年莫士勒从X一射线光谱波长的关系,建立原子序概念.

　　1913年汤姆生之质谱仪测量质量数,并发现同位素.

　　1919年拉塞褔发现质子.其利用α粒子撞击氮原子核与发现质子接著又用α粒子撞击棚(B)、氟(F)、铝(A1)、磷(P)核等也都能产生质子,故推论「质子」为元素之原子核共有成分.

　　1932年查兑克发现中子.其利用α粒子撞击铍原子核

　　1935年汤川秀树发现介子理论,这种介子使原子核稳定.1897年,J.J.汤姆逊在研究阴极射线的时候,发现了原子中电子的存在.这打破了从古希腊人那里流传下来的“原子不可分割”的理念,明确地向人们展示：原子是可以继续分割的,它有着自己的内部结构.那么,这个结构是怎么样的呢?汤姆逊那时完全缺乏实验证据,他于是展开自己的想象,勾勒出这样的图景：原子呈球状,带正电荷.而带负电荷的电子则一粒粒地“镶嵌”在这个圆球上.这样的一幅画面,也就是史称的“葡萄干布丁”模型,电子就像布丁上的葡萄干一样.

　　1910年,卢瑟福和学生们在他的实验室里进行了一次名留青史的实验.他们用α粒子（带正电的氦核）来轰击一张极薄的金箔,想通过散射来确认那个“葡萄干布丁”的大小和性质.但是,极为不可思议的情况出现了：有少数α粒子的散射角度是如此之大,以致超过90度.对于这个情况,卢瑟福自己描述得非常形象：“这就像你用十五英寸的炮弹向一张纸轰击,结果这炮弹却被反弹了回来,反而击中了你自己一样”.

　　卢瑟福发扬了亚里士多德前辈“吾爱吾师,但吾更爱真理”的优良品格,决定修改汤姆逊的葡萄干布丁模型.他认识到,α粒子被反弹回来,必定是因为它们和金箔原子中某种极为坚硬密实的核心发生了碰撞.这个核心应该是带正电,而且集中了原子的大部分质量.但是,从α粒子只有很少一部分出现大角度散射这一情况来看,那核心占据的地方是很小的,不到原子半径的万分之一.

　　于是,卢瑟福在次年（1911）发表了他的这个新模型.在他描述的原子图象中,有一个占据了绝大部分质量的“原子核”在原子的中心.而在这原子核的四周,带负电的电子则沿着特定的轨道绕着它运行.这很像一个行星系统（比如太阳系）,所以这个模型被理所当然地称为“行星系统”模型.在这里,原子核就像是我们的太阳,而电子则是围绕太阳运行的行星们.

　　但是,这个看来完美的模型却有着自身难以克服的严重困难.因为物理学家们很快就指出,带负电的电子绕着带正电的原子核运转,这个体系是不稳定的.两者之间会放射出强烈的电磁辐射,从而导致电子一点点地失去自己的能量.作为代价,它便不得不逐渐缩小运行半径,直到最终“坠毁”在原子核上为止,整个过程用时不过一眨眼的工夫.换句话说,就算世界如同卢瑟福描述的那样,也会在转瞬之间因为原子自身的坍缩而毁于一旦.原子核和电子将不可避免地放出辐射并互相中和,然后把卢瑟福和他的实验室,乃至整个英格兰,整个地球,整个宇宙都变成一团混沌.

　　不过,当然了,虽然理论家们发出如此阴森恐怖的预言,太阳仍然每天按时升起,大家都活得好好的.电子依然快乐地围绕原子打转,没有一点失去能量的预兆.而丹麦的年轻人尼尔斯.玻尔照样安安全全地抵达了曼彻斯特,并开始谱写物理史上属于他的华彩篇章.

　　玻尔没有因为卢瑟福模型的困难而放弃这一理论,毕竟它有着α粒子散射实验的强力支持.相反,玻尔对电磁理论能否作用于原子这一人们从未涉足过的层面,倒是抱有相当的怀疑成分.曼彻斯特的生活显然要比剑桥令玻尔舒心许多,虽然他和卢瑟福两个人的性格是如此不同,后者是个急性子,永远精力旺盛,而他玻尔则像个害羞的大男孩,说一句话都显得口齿不清.但他们显然是绝妙的一个团队,玻尔的天才在卢瑟福这个老板的领导下被充分地激发出来,很快就在历史上激起壮观的波澜.

　　1912年7月,玻尔完成了他在原子结构方面的第一篇论文,历史学家们后来常常把它称作“曼彻斯特备忘录”.玻尔在其中已经开始试图把量子的概念结合到卢瑟福模型中去,以解决经典电磁力学所无法解释的难题.但是,一切都只不过是刚刚开始而已,在那片还没有前人涉足的处女地上,玻尔只能一步步地摸索前进.没有人告诉他方向应该在哪里,而他的动力也不过是对于卢瑟福模型的坚信和年轻人特有的巨大热情.玻尔当时对原子光谱的问题一无所知,当然也看不到它后来对于原子研究的决定性意义,不过,革命的方向已经确定,已经没有什么能够改变量子论即将崭露头角这个事实了.

　　在浓云密布的天空中,出现了一线微光.虽然后来证明,那只是一颗流星,但是这光芒无疑给已经僵硬而老化的物理世界注入了一种新的生机,一种有着新鲜气息和希望的活力.这光芒点燃了人们手中的火炬,引导他们去寻找真正的永恒的光明.

　　终于,7月24日,玻尔完成了他在英国的学习,动身返回祖国丹麦.在那里,他可爱的未婚妻玛格丽特正在焦急地等待着他,而物理学的未来也即将要向他敞开心扉.在临走前,玻尔把他的论文交给卢瑟福过目,并得到了热切的鼓励.只是,卢瑟福有没有想到,这个青年将在怎样的一个程度上,改变人们对世界的终极看法呢?

　　是的,是的,时机已到.伟大的三部曲即将问世,而真正属于量子的时代,也终于到来.1912年8月1日,玻尔和玛格丽特在离哥本哈根不远的一个小镇上结婚,随后他们前往英国展开蜜月.当然,有一个人是万万不能忘记拜访的,那就是玻尔家最好的朋友之一,卢瑟福教授.

　　虽然是在蜜月期,原子和量子的图景仍然没有从玻尔的脑海中消失.他和卢瑟福就此再一次认真地交换了看法,并加深了自己的信念.回到丹麦后,他便以百分之二百的热情投入到这一工作中去.揭开原子内部的奥秘,这一梦想具有太大的诱惑力,令玻尔完全无法抗拒.

　　为了能使大家跟得上我们史话的步伐,我们还是再次描述一下当时玻尔面临的处境.卢瑟福的实验展示了一个全新的原子面貌：有一个致密的核心处