前幾期的視頻我多次說到，人類确定原子的存在是一件非常艱難的事情，雖然從古希臘開始，人們就說過，物質是由原子構成的，這些原子就是沒有結構的實心小球，不可分割；

但2000多年來，原子隻是哲學上的思辨，并沒有充分的論證，所以對科學來說沒有多大的意義。

到了19世紀，關于原子是否存在分成了兩派，一派是毫無理由的相信原子的存在，另一派就是毫無理由的不相信原子的存在。

這兩派之間的争論俗稱擡杠，目的就是看誰先被氣死。很顯然19世紀的麥克斯韋、玻爾茲曼相信原子存在，他倆通過假設原子的存在，利用統計學去研究分子的熱運動，解釋了氣體的宏觀性質，宏觀性質都有啥？比如我們人為能感受到的溫度和壓力。

而反對原子論的人就有赫赫有名的大科學家馬赫以及奧斯瓦爾德，這兩人的資曆和威望非常高。

由于麥克斯韋主要的研究領域不在熱力學，而且他去世得也早，因此玻爾茲曼就成為了主要的攻擊對象，在長時間的與人争論中，玻爾茲曼越來越覺得自己被孤立了起來，甚至覺得别人都看不起他，長時間的這種心态就導緻了他的精神出現了嚴重問題，加上病痛的折磨，于1906年結束了自己的生命。

按理說，原子是否存在，以及原子的化學性質這些問題都是化學家的事情，但是此時的化學家隻能通過元素之間的化學反應，歸納出一些表象規律，對研究原子來說并無多大的實際意義。

所以還得物理學家出手解決這些問題。對原子是否存在的研究并不是簡單地通過某一項實驗直接确定的，而是一個循序漸進的過程。

這還得從1858年說起，這一年德國物理學家“尤利烏斯·普呂克”在研究低壓真空管放電實驗的時候發現，低壓真空管陽極一端的玻璃壁上出現了綠色的輝光。

低壓放電管的結構很簡單，裡面有稀薄的氣體，一端是陰極、一端是陽極，各自連接一個金屬電極，在兩端加幾千伏的電壓後，就能在陽極玻璃管上看到微弱的綠光。

為了進一步研究綠光的來源，英國人克魯克斯改進了真空放電管，改進後的管子叫克魯克斯管。也就是圖中的樣子。

在管子的末端塗上熒光粉，然後在前面放一個金屬薄片，通電以後，可以看到金屬片的陰影投在了末端玻璃管上。

這說明，有一種看不見的東西從陰極發射了出來，可以肯定它的穿透力不是很強，打在末端的熒光粉上，使得熒光粉發出了明亮的綠色輝光。

這種看不見的東西是啥？當時誰也不知道，不過給它起了一個名字叫：陰極射線。這種神奇的現象立即引起了人們的興趣，各大實驗室的物理學家都開始把玩陰極射線管。

你能想到，就這一個小小管子，讓人類順着線索發現了放射性，發現了元素的衰變；也讓人類發現了原子的組成部分。

關于陰極射線到底是啥？一開始英國人和德國人就吵了起來，英國人說這是一種帶電粒子，德國人說這是類似于紫外線的電磁波，當時他們把電磁波叫以太波。

英國說這話的人是瓦爾利，因為他發現陰極射線在磁場中會偏轉，德國說以太波的人是赫茲，他發現這玩意在電場中不發生偏轉。

德國除了赫茲，維爾茨堡大學的倫琴也在實驗室擺弄陰極射線管，在研究陰極射線的時候，通常要關燈、拉窗簾，在暗室中實驗效果更好一些，有天他無意中把一個熒光屏放在了陰極射線管的旁邊，這時他發現除了玻璃管的末端，在距離射線管比較遠的熒光屏上也看到了綠色閃光。

他為了确認，是不是有陰極射線跑出來了，就用黑紙包裹玻璃管，用紙片，木闆遮擋，都無法消除閃光，隻有換了稍微厚一點的金屬闆的時候，才消除了熒光屏上的閃光。

倫琴确認，這并不是陰極射線，因為這種看不到的新射線穿透能力非常強，他用代表未知的字母X，将其命名為X射線。

關于X射線是如何在陰極射線管中出現，這個問題我會在後面的視頻中提到。我們接着往下說；

1895年12月28号倫琴以一篇題為《關于一種新射線》的文章發表了他的發現。

X射線瞬間點燃了科學界的熱情，也在全世界引起了巨大的轟動，各大報紙頭版頭條瘋狂報道，如此轟動的原因是，倫琴照出了人類曆史上第一張人體X射線的照片，在所有的人看來，這個發現跟魔法一樣神奇。

消息很快傳到法國，法國人貝克勒爾知道倫琴的發現以後，比任何人都興奮，因為他家祖上就是研究熒光物質的，比如有些鈾礦石在黑暗環境下就能發出幽幽綠光，不過非常暗基本上看不到，但是把鈾礦石放在太陽底下暴曬一下，熒光就會變得非常強烈。

貝克勒爾就想，鈾礦石在太陽下一曬，是不是也能發出X射線，結果發現隻要是含鈾的熒光物質，不需要暴曬就能釋放出看不見的輻射，将照相底片曝光。

這是人類首次發現的元素放射性現象，不過放射性這個詞是後來居裡夫人發明的。在貝克勒爾之後，居裡夫人成為了法國乃至當時全世界放射性研究的先驅。

1896年，在英國卡文迪許實驗室，給湯姆遜當助手的盧瑟福，正在按照導師的要求研究X射線，對氣體産生的效應時，聽說了貝克勒爾的鈾射線。

他決定從穿透能力的角度研究下鈾射線，盧瑟福發現鈾釋放出來的射線有兩種，一種穿透力很弱，一張紙就能把它擋住，命名為α射線。

一種穿透能力稍微強一些，需要一張薄鋁闆才能擋住，跟陰極射線的穿透能力差不多，命名為β射線，後來證實陰極射線和β射線其實是同一種東西。

随後德國物理學家發現钍及其化合物也能發出輻射，盧瑟福發現钍的輻射中有一種射線穿透力明顯強過于前兩種射線，按照字母順序就叫它γ射線吧。

1901年盧瑟福先是發現了放射性的半衰期，也就是元素放射性強度下降一半所需要的時間。随後又同英國化學家索迪發現了，元素的嬗變現象，也就是元素在經曆了放射性輻射以後，就轉變成了另外一種元素。

這一發現一下圓了化學家點石成金的夢想，牛頓要是知道這事，估計能激動地哭出來，這是他最愛的事業。

至此元素的放射性，以及元素的嬗變，就成為了原子存在的證據之一。

大家别忘了，陰極射線的事情還沒有解決呢。當年問題卡在了有人發現它在磁場中會偏轉，又有人發現它在電場中不偏轉，這不是互相矛盾嗎。

卡文迪許實驗室的掌門人湯姆遜在1897年的時候，決定重新研究陰極射線，他發現赫茲之所以在電場下不能偏轉陰極射線，是因為真空管中有殘留的氣體幹擾，将氣體抽幹淨以後，陰極射線可以在電場下偏轉，從而也證明了這是一種帶負電的粒子。

接着湯姆遜給陰極射線在同一方向上同時施加電場和磁場，通過調節兩者的強度，使得陰極射線正好沿着直線打在探測屏上，并且算出了粒子的荷質比。

不管陰極換哪種金屬材料，粒子的荷質比都不會發生變化，湯姆遜猜測這種粒子是所有元素所共有的一部分，取名為電子。

元素既然有帶負電的電子，那麼它肯定有帶正點的粒子，因為物質是電中性的，所以電子的發現也成為了原子存在的證據，也表明了原子可再分。這個問題可是争論了幾千年的話題，不知道氣死了多少人。

1903年盧瑟福還根據自己對原子結構的研究，提出了一個廣為人知的原子模型。這個問題在下個視頻中我們會提到。

最後一個為原子存在蓋棺定論的發現是，1905年愛因斯坦發表的一篇，關于解釋布朗運動現象的論文，以純理論的方式證實了原子存在的真實性。

布朗運動發現的比較早，大約在1827年，說的是，植物學家布朗觀察到落入水中的花粉在做随機的不規則運動。

80年間沒有一人想清楚這是咋回事，唯獨愛因斯坦通過分子熱運動理論解釋了花粉的不規則運動。

要不我經常說，愛因斯坦的數學影響不了他的偉大，因為他的物理直覺無人能及。

總結一下，原子存在的證據有：放射性的發現，元素的嬗變；電子的發現；以及對布朗運動的解釋。

到1905年之後，基本上已經沒人懷疑原子存在的真實性，那麼接下來的工作就是既然原子存在，而且還可再分，那麼原子的結構是怎樣的？

這是下個視頻，我們要說的内容。

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