主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

1903年，汤姆森提出了一种原子模型，即原子应该是一个质量为零的带正电荷的球体，被带负电荷的电子（汤姆森在六年前发现了电子）所包围着，就像是浸在布丁里的梅子一样。由于正电荷的存在，电子之间的排斥力彼此抵消掉，因而不会将原子撕裂。汤姆森认为，对于任何元素而言，其原子所拥有的电子是以一系列同心环状进行分布的，且该分布模式是独一无二的。他提出正是由于其电子的数目及分布模式的差异能让金和铅这样的金属之间相互区分。但是，在汤姆森所提出的原子模型中，只有电子是有质量的，因此哪怕是最轻的原子也必须包含成千上万个电子。

恰好在100年前的1803年，英国化学家约翰·道尔顿（John Dolton：1766～1844）首先提出了任何元素的原子都具有自己独特的重量，从而能凭此与其它原子相区分。由于无法直接观测原子的重量，道尔顿只能通过分析化合物中不同元素所占的比例来估算其相对重量。首先，他需要一个参考点。氢是已知的最轻的元素，道尔顿因此设定其原子重量为1，则其它各种元素的原子重量都可以依据氢原子相应地固定下来。

汤姆森在研究了包括X射线和β粒子在内的很多原子实验结果后，意识到自己的原子模型是错误的，他高估了电子的数目。根据他的最新计算结果，原子拥有的电子数目不能超过由其原子重量所决定的一个定值。不同元素所拥有的电子数目还只是一个未知数，但第一步可以先确定一个最高值，至少这是一个正确的方向。原子重量为1的氢原子可能仅仅拥有一个电子，但是，原子重量为4的氦原子则有可能有二、三甚至是四个电子，对于其它元素也存在类似的推断。

（相对于汤姆森以前所提出的旧模型，）电子的数量大幅度下降，这就说明原子的大部分质量应该是来自于那个带有正电荷的球体。汤姆森当初提出原子模型时，主要是为了保证原子的稳定性和中性，但在这电光火石的一刹那间，他头脑中的这个模型终于接近了它的真实面目。然而，这个改进的新模型既无法解释α粒子的散射效应，也无法给出任一原子中的电子的准确数目。

卢瑟福认为α粒子之所以产生散射，是因为在原子内部存在着非常强的电场。但在汤姆森所提出的原子模型中，正电荷是均匀分布的，因此无法形成较强的电场，另外这一模型更不可能把α粒子反弹回去。1910年12月，卢瑟福竭精殚智，最终“建立了一个远远超越汤姆森的原子模型”。“现在，”他告诉盖革，“我终于弄清楚了原子到底是什么模样！”他所提出的模型与汤姆森的迥然不同。

卢瑟福的原子模型包含一个带有正电荷的内核，即原子核（Nucleus），几乎拥有原子的全部质量。它的尺寸比原子小十万倍，仅仅占据微不足道的体积，“就好比是一座教堂里的一头苍蝇”。卢瑟福明白原子内部的电子并不足以引起α粒子的偏转，因此没有必要去描述电子到底是如何围绕着原子核分布的。大嘴巴的卢瑟福曾经说过他一直以来就坚信原子“是一种又硬又靓的东西，而且能根据人们口味显现成红色或灰色”，但现在他与这种观点分道扬镳了。

尽管存在着视觉上的“碰撞”，但大部分α粒都能以直线状态穿越卢瑟福的原子，因为这些粒子与微小的原子核遥遥相距，因而不会被撞偏。少数粒子在遇到原子核的电场时会有微小的转向，这也就是人们所观察到的微弱偏转。粒子离原子核越近，则电场的排斥效应就越强，因而α粒子偏离其直线轨距的角度就越大。但是，如果α粒子迎头撞上了原子核，两者之间的排斥力将导致α粒子被径直弹回来，就像是一个撞上了一面砖墙的皮球。正如盖革和马斯登所观测到了，这种反弹现象出现的几率微乎其微。按照卢瑟福的说法，这就好比“是晚上的时候在阿尔伯特音乐厅（Albert Hall）里用枪打蚊子”。

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利用自己提出的模型，卢瑟福推算出一个简单的公式，从而能够定量计算出以任意角度偏转的α粒子所占的比例。在对α粒子的分布角度所做的认真的统计工作完成之前，卢瑟福并没有急着对外公布自己的原子模型。盖革接受了这项工作，发现α粒子的分布状态与卢瑟福的理论计算值完全吻合。

第三章·金色的丹麦人（8）

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