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原子一詞是古希臘人發明的，意思是“不可分割”。一些古希臘哲學家認為(wei) ，萬(wan) 物都是由不可分割的原子組成的，不過因為(wei) 古希臘的物理學隻處於(yu) 萌芽階段，沒有辦法驗證，所以這種觀點隻停留在哲學上。

18世紀末，化學家發現化學反應前後的質量是不變的，而且化學反應的時候參加反應的反應物比例也是不變的。比如說，鐵和氧氣反應如果得到紅色粉末，那麽(me) 一定是每100份鐵對應42份氧。如果是黑色粉末，那就一定是100份鐵對應28份氧。這說明，化學反應的時候存在某種看不見的基本單元，所有的反應都隻能以這個(ge) 基本單元的倍數進行。化學家約翰·道爾頓參考古希臘人的命名，把這個(ge) 基本單元命名為(wei) “原子”，這就是科學原子論的誕生。

但是，現代意義(yi) 上的原子也像古希臘人認為(wei) 的那樣不可分割嗎？1897年，物理學家湯姆生製造出了一種帶有電荷的射線。湯姆生認為(wei) 這種射線不是電磁波，而是由某種微小顆粒組成的，他測量了這種顆粒的質量，發現它非常之輕，是最小的原子——氫原子的一千八百分之一。於(yu) 是湯姆生認為(wei) ，原子是可分的，這種帶電的顆粒就是原子的組成元件。後人把它命名為(wei) 電子。

電子帶有負電荷，但原子是中性的。負電的電子如何組成中性的原子？當時就有物理學家認為(wei) ，原子的結構就像太陽係一樣，電子在外圍環繞，正電荷位於(yu) 中心，這就是所謂的原子的行星模型。但是湯姆生指出，和行星不同，電子是帶電的，做圓周運動會(hui) 釋放出能量，導致原子不穩定。所以，他提出了另一個(ge) 模型：原子是一團均勻的正電荷，其中點綴著單個(ge) 的電子，就像麵包裏嵌著葡萄幹一樣，二者電荷抵消，讓原子整體(ti) 表現為(wei) 電中性。

這個(ge) 模型解釋了原子的穩定性，在當時占據了壓倒性的優(you) 勢，但是在幾年之後，就遇到了一個(ge) 更大的困難。

湯姆生的學生歐內(nei) 斯特·盧瑟福發現，放射性原子可以自發地放出射線，他把這些射線分成三類，其中第一類稱為(wei) alpha射線。他認為(wei) alpha射線也是由微小顆粒組成的，想用和老師一樣的辦法測量顆粒的重量。可是他發現，這些顆粒撞到空氣就會(hui) 到處亂(luan) 飛，導致無法準確測量。

湯姆生自己測量電子的時候遇到過這個(ge) 問題，他的解決(jue) 辦法是抽真空。盧瑟福也用抽真空測出了顆粒的重量，但他發現這個(ge) 顆粒非常重，是電子的幾千倍。

這就奇怪了。電子很輕，撞在空氣裏的原子上被彈開可以理解。alpha射線如此之重，穿過葡萄幹麵包模型的原子應該不費吹灰之力才對，為(wei) 什麽(me) 反而會(hui) 被彈開呢？看來，葡萄幹麵包模型存在某種嚴(yan) 重的問題。

20世紀初的物理學家沒有任何辦法直接看到原子內(nei) 部結構。但是，存在間接的辦法，看看粒子打在原子上會(hui) 發生什麽(me) ，就是其中之一。空氣裏的原子布滿整個(ge) 空間，處處皆可反彈，結果一團亂(luan) 麻，但如果改變實驗條件，隻允許反彈在指定的時間地點進行，就有可能解決(jue) 這個(ge) 謎題。

接下來盧瑟福進行了一係列的實驗。他把金屬壓成很薄的層，放在真空環境裏，再用alpha射線擊打。結果發現，大部分的alpha射線直接穿了過去，少量發生了偏轉，還有極少情況下發生了巨大的反彈，超過90度。

如何理解這個(ge) 現象？假如原子是均勻的電荷，就不會(hui) 出現相差這麽(me) 大的結果。因此盧瑟福認為(wei) ，原子裏的正電荷不是像葡萄幹麵包模型那樣攤開的，而是高度集中在原子內(nei) 部的一小塊區域，形成一個(ge) 原子核。射來的alpha射線如果離核心很遠，就直接穿過；如果正中核心，就會(hui) 被大角度攤開。至於(yu) 電子，則分布在外圍。就這樣，他用實驗證明了，行星模型是對的。

雖然這個(ge) 證據十分強力，足以徹底推翻葡萄幹麵包模型，但是它反過來也逼迫物理學家去麵對行星模型原本的問題：電子環繞原子核應該是不穩定的，為(wei) 什麽(me) 實際上是穩定的呢？量子力學，就是在解決(jue) 這個(ge) 問題的過程中誕生的。如果沒有盧瑟福，現代物理的半壁江山不知道會(hui) 晚誕生多少年。

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