书名: 万物原理

作者: [美]弗兰克·维尔切克

书号: 9787521736250

格式: EPUB

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出版: 中信出版集团

作者分类: [美]弗兰克·维尔切克

Title sort: 万物原理

日期: 08 9月 2022

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id: 1263

出版日期: 2月 2022

修改日期: 08 9月 2022

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语言: 中文

为了开始这项普查，让我简略回顾一下源于20世纪早期的原子的“经典”定义，然后我将改善它。在这个描述中，一个原子由一个小的中心原子核和围绕它的电子云构成。电荷的吸引作用将电子和原子核束缚在一起。原子核包含了原子几乎所有的质量和所有的正电荷。

原子核又由质子和中子构成。质子和中子的质量大约都是电子的2 000倍。质子携带正电荷，而且一个质子的正电荷刚好平衡一个电子的负电荷。中子不带电荷。因此，当原子核周围的电子数等于其中的质子数时，整个原子就不带电荷，也就是电中性。

电子是第一个被发现的基本粒子，也是在许多情况下最重要的基本粒子。电子由J. J. 汤姆孙于1897年首次清晰地识别出来。他在抽掉了大部分空气的“真空”管中研究了放电过程——本质上就是人工闪电。这个管子并没有完全被抽空（否则就没有可供研究的电子了），但是空的程度足够让其中的粒子有一些跑动的空间。（今天，我们知道当你施加一个很强的电场，即高电压，穿过被高度抽空的管子时，你会“电离”原子并剥落电子。带电粒子在外场作用下运动，并激起电火花。）通过施加电场和磁场并观察放电电流的不同部分的弯折程度，汤姆孙在放电电流中识别出了一种意义重大的成分。无论管中填充了何种气体，这种特殊成分在所有放电电流中都会出现，而且它在磁场中的弯折方式尤其简单。事实上，这种磁场中的“闪电弧”的形状，与你用电磁学定律计算电荷和质量为某个值的带电质点的运动得出的路径完全一致。汤姆孙很自然地提出，他的特殊放电电流由携带这个值的质量和电荷的粒子构成。这就是电子的诞生。无论初始气体为何，电子流都出现在所有放电电流中，这个现象意味着它们是一种基本且普遍的物质组分。

汤姆孙开创性的工作启发了许多后续的学术研究。不久以后，这些深入物质本性的探索促生了我们如今熟悉而普遍的技术——电子学。它的重要性怎么强调都不为过。