作為一個(gè)整體的原子

我們?cè)谇耙还?jié)就三個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題深入地研究了原子。對(duì)原子組成問(wèn)題的解答，已使得我們?cè)谀撤N程度上比古希臘人更加聰明。

直到19世紀(jì)，許多歐洲人都在嘗試把一種元素變成另一種元素，他們尤其希望能把鉛變成黃金。但是沒(méi)有人能成功，這是因?yàn)樗麄儾欢切┯嘘P(guān)元素與亞原子微粒的相關(guān)知識(shí)。在他們進(jìn)行嘗試的所有方法中，沒(méi)有一種能夠改變?cè)拥膬?nèi)部構(gòu)造。進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)的甚至包括一些十分著名的科學(xué)家，例如艾薩克·牛頓，他提出了牛頓運(yùn)動(dòng)定律，并首次解釋了萬(wàn)有引力作用于地球與太陽(yáng)系的方式，而且還連續(xù)27年被評(píng)選為英國(guó)皇家科學(xué)大師。了解原子的構(gòu)成，雖然不能把鉛變成黃金，但卻讓你擁有了牛頓寧愿花費(fèi)大量金幣都要學(xué)習(xí)的知識(shí)。

第二個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題是：作為一個(gè)整體，原子是如何運(yùn)作的？要回答這個(gè)問(wèn)題，首先要研究各個(gè)組成部分是如何相互聯(lián)系構(gòu)成一個(gè)整體的。

直到1900年，科學(xué)家才知道原子內(nèi)部有正負(fù)兩種電荷，并且他們一直以為這些電荷在原子中均勻分布。直到1908年，一位新西蘭科學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福想到，通過(guò)讓帶正電的高速粒子轟擊薄金箔來(lái)驗(yàn)證這一想法。

做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，盧瑟福帶有兩個(gè)疑問(wèn)：

（1）帶正電的高速粒子擊中很薄的金箔后，會(huì)有何后果？

（2）關(guān)于原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軒臀覀冏C實(shí)些什么？

盧瑟福原以為帶電粒子會(huì)全部通過(guò)薄金箔，因?yàn)榕c原子內(nèi)部微粒相比，這些粒子的尺寸都很大。

結(jié)果，他卻驚訝地發(fā)現(xiàn)有些高速粒子從金箔上彈了回來(lái)。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅震驚了盧瑟福本人，也震驚了整個(gè)科學(xué)界。盧瑟福曾說(shuō)這一發(fā)現(xiàn)令他非常吃驚，就好像是向一張紙發(fā)射一枚炮彈，而炮彈卻朝自己彈了回來(lái)。

盧瑟福通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子核，即原子中央很小但卻幾乎等于整個(gè)原子質(zhì)量的區(qū)域，并推出了我們至今仍在使用的原子結(jié)構(gòu)模型。實(shí)驗(yàn)中，有粒子彈回來(lái)是因?yàn)樗鼈冏驳搅嗽雍恕５捎谠雍酥徽荚觾?nèi)很小的空間，因此大部分粒子都打在了原子核周圍，順利通過(guò)了原子，只是路徑稍有改變。

下面這個(gè)亞原子微粒的表格中增加了表示位置的一欄。質(zhì)量較大的質(zhì)子和中子位于原子核內(nèi)，而質(zhì)量很輕的電子位于原子核外。

你們可能曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)電子圍繞中央原子核運(yùn)動(dòng)的原子結(jié)構(gòu)圖。但是，沒(méi)有一種圖能精確地表示出原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗豢赡茉诩垺装寤螂娔X屏幕上平面地顯示出來(lái)。假設(shè)用美國(guó)路易斯安那超大圓頂中央的大理石代表原子的原子核，那電子就相當(dāng)于建筑物外飛舞的灰塵。

原子中的絕大部分區(qū)域都是真空。你們可能會(huì)認(rèn)為這很不可思議。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，確實(shí)存在且可觸摸的物體怎么會(huì)由絕大部分區(qū)域都是真空的原子構(gòu)成的呢？這一疑問(wèn)的解答會(huì)留到下一課講解。

停下來(lái)，想一想