正在阅读《第2章 星星点点》
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但,是他发明了量子长裤吗?

发现电子及其性质是汤姆孙的至高荣耀。他利用电弧的偏转证明了电子的存在,并测量了电弧的重量。因为电有质量,所以它一定是由同样具有质量的粒子构成的。

汤姆孙于1897年4月30日宣布这一发现。几个人在讲座结束后跑来祝贺他成功愚弄了世人。[6]不可能有比原子更小的东西,对吧?

但毫无疑问,电子是真实存在的。最小的原子是氢原子,而电子的质量只比氢原子的两千分之一大点儿,但它仍然是真实的。汤姆孙最开始想要将其命名为“微粒”来纪念牛顿,而美国物理学家卡尔·安德森则想要称之为“负电子”[7](我们都认为这是能想到的最好的名字),但“电子”这个名称取而代之。

汤姆孙有许多著名的学生,包括发现了原子核的欧内斯特·卢瑟福,以及指出电子必须在壳层轨道中绕原子核运行的尼尔斯·玻尔。

然而,在汤姆孙的学生里,有一个人的发现最具革命性:电子并非总是粒子,它们有时像光子一样具有波动性。J.J.汤姆孙的儿子乔治·汤姆孙发现了这一点。

光有时是粒子,有时是波,这一点令乔治很感兴趣,所以他决定看看电子是否具有同样的性质。

如果电子具有波动性,那它显然是很小的波,因此长期以来没有被探测到。为了在双缝实验中使电子衍射,乔治·汤姆孙需要一组很小的双缝(更小的波需要更小的间隔),这不是一件容易的事情。

为了解决这个问题,他找到了一些赛璐珞胶片,就像电影摄像机里使用的那种。之所以选择这种材质,是因为其中的原子按一定的间隔排列,就像原子尺度上的双缝,然后乔治发射了一束穿过它的电子。

果然,在双缝的另一侧,电子束分裂成斑马条纹,意味着电子必须像波一样相互干涉。(特别注意:实际上,在之前外村彰的实验中,他使用的粒子就是电子。但我觉得如果我在那时宣布电子是波,会引起大众的恐慌、骚乱和我们所知文明的终结,所以我撒谎了。)

人们都知道电子是一种粒子,原来它也可以像光波一样叠加和衍射。乔治因此获得了诺贝尔奖。

1908年,J.J.汤姆孙因为证明电子是粒子而获得诺贝尔奖;1937年,他的儿子又因为证明电子不是粒子而获得诺贝尔奖。这真是太有趣了。我喜欢想象汤姆孙家的圣诞晚餐有多么尴尬:J.J.汤姆孙和乔治·汤姆孙面对面坐着,两个人都面带愁容,他们戴着五颜六色的纸帽子,漫不经心地擦拭着自己的奖牌,汤姆孙夫人则局促不安地坐在他们中间。“亲爱的,你们谁想吃梅子布丁(2)吗?”

(1) 原文是“Bohrbits”,Bohr是玻尔的名字,bit是比特—二进制的单位,也可以理解成一个个点,本章标题“星星点点”的原文就是“BitsandPieces”。这里有一点调侃的意思。—译注

(2) J.J.汤姆孙曾经提出一种原子模型,他认为在原子中,电子悬浮于均匀分布的带正电物质里,就像梅子散布在布丁里一样,因此也叫“梅子布丁模型”。这一模型后来被欧内斯特·卢瑟福推翻。—译注

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