电子的发现者

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自从放电管问世以来,人们纷纷研究真空放电,无意中生出许多课题.伦琴从管中阴极发出的射线发现了X射线,贝克勒尔又从对X射线的研究发现了铀的天然放射性,居里夫妇又进一步从对铀矿的研究发现了镭.镭可以自己发光发热,这又给物理学提出了一个无法解释的大难题.从阴极射线引出的一个链条,环环相扣,续续而生,未有穷尽.但是阴极射线本身到底是什么呢?自然有人会考虑这个问题,这个人就是英国物理学家汤姆生.

约瑟夫・约翰・汤姆生(Joseph John Thomson,1856―1940),英国物理学家,电子的发现者. 1856年汤姆生出生于英格兰的曼彻斯特附近一个苏格兰人的家庭里.在约瑟夫・汤姆生的成长过程中,父亲起到了十分重要的作用.父亲从自己的切身经历中深刻体会到与学校无缘的痛苦以及知识对于人生的重要性,所以下定决心要在儿子身上弥补自己的终生遗憾.

约瑟夫・汤姆生父亲小的时候,非常渴望学习,可是偏偏天不遂人愿,由于家境贫寒,他没有条件上学,从小就靠走街串巷地卖报纸谋生,后来长大一些,就开始在街上摆了个书摊,经过多年的艰苦奋斗,才逐渐成为一位有名的书商.

为了弥补自己的遗憾,更为了儿子能有好的前途和未来,老汤姆生从儿子小时候开始,就利用生活中的点点滴滴的小事,让他明白学习知识的重要性,教育儿子学会利用一切机会和条件来学习知识,还努力培养小汤姆生学习的兴趣和习惯.可是,毕竟老汤姆生自己所受到的教育不多,文化水平也不高,在具体指导儿子学习知识这方面的能力是有限的,就不惜重金为儿子聘请了一位家庭教师来指导他的学习,自己则在一边加以严格督促,还不断地提出新的要求,防止儿子在取得进步后就骄傲起来.如果小汤姆生感觉学习累了,他就陪着儿子弹钢琴,让儿子得到松弛和调节以后,再鼓励儿子继续坚持学习.就是在父亲这样认真的帮助和监督下,汤姆生从小就受到严格的学习训练,不仅掌握了牢固的基础知识,还养成了认真刻苦、孜孜以求的学习态度和强烈的求知欲望,他从来不把学习当作是负担,而认为这是锻炼大脑的过程,从中能够得到无限的乐趣,这一切都为小汤姆生后来取得累累硕果奠定了坚实的基础.

在父亲的坚定支持下,小汤姆生在良好的基础知识学习当中培养了良好的科学素养,再加上先天的资质聪颖,他很早的时候就表现出杰出的才能,14岁的时候考入著名的曼彻斯特大学,20岁的时候被免试保送到英才辈出的剑桥大学三一学院深造,27岁就被选为皇家物理学会的会员.1884年卡文迪许实验室主任瑞利年老体弱宣布辞职,大家都等着看谁来继任这个全欧洲学术界最引人注目的职位,结果瑞利却推荐了汤姆生,这年他才刚满28岁.

当时,关于阴极射线的研究,有两派学说,一派是克鲁克斯、佩兰等人的微粒说,认为阴极射线是带负电的“分子流”;另一派是哥德斯坦、赫兹等人的波动说,认为阴极射线是一种电磁波.汤姆生用旋转镜法测量了阴极射线的速度,否定了阴极射线是电磁波.他又通过阴极射线在电场和磁场中的偏转,得出了阴极射线是带负电的粒子流的结论.他进一步测定了这种粒子的比荷,与当时已知的电解中生成的氢离子的荷质比相比较,他假定阴极射线的电荷与氢离子的电荷相等而符号相反,从而得出阴极射线粒子的质量约为氢原子的千分之一.他还给放电管中充入各种气体进行试验,发现其荷质比跟管中气体的种类无关.他又用铅和铁分别作电极,其结果也不改变.由此他得出结论,这种粒子必定是所有物质的共同组成成分.汤姆生把这种粒子叫做“电子”.1897年汤姆生的发现,使人类认识了第一个基本粒子,这在物理学史上是有划时代意义的.1906年,汤姆生由于在气体导电方面的理论和实验研究而荣获诺贝尔物理学奖.

汤姆生在担任卡文迪许实验室物理教授及实验室主任的34年间,培养了众多的人才,其中,有9位学生获得了诺贝尔奖.他认为大学应是培养会思考、有独立工作能力的人才的场所,不是用“现成的机器”制造出“死的成品”的工厂.

汤姆生拥有《电与磁的现代研究》《电与磁数学基本理论》等众多著述.在他成名之后,好多国家邀他去讲学,但他从不轻易应允.如美国著名的普林斯顿大学曾几度请他去讲学,最后他才答应去讲6个小时.这足以说明他治学十分严谨,不讲则已,讲则要有新的创见、要有意义.