本文内容部分来源于第44期《少年时》读物，详情看文末
- 原子的内部 -
什么是构成我们物质世界的最小实体？
人类对这个问题已经探索了几千年了。
在古希腊语中，原子的意思是“不可分割”——公元前5世纪，哲学家德墨克利特靠着直觉提出了一个这样的设想，人们可以将苹果切成两部分，然后每个部分再切成两部分，直到无法继续切割下去，最后达到的最小单元，应该就是原子了。
图片来源：2018年8月第44期《少年时》
不过在那个时候，人们并不愿意接受这种十分违反直觉的猜测。这种“原子”观其实是被广泛忽视、甚至批判的。
几百年后，有位哲学家兼诗人卢克莱修在《物性论》中采用了类比法：当你把沙子装在陶罐里，然后再倒出来的时候，沙子的流动看上去跟水一样是连续的。在这个观察的基础上，他提出了一个疑问——人感知到的连续性的物质，比如水这样流动的液体，本质上是不是也是由一些非常非常小的微粒构成的呢？
不过，这些设想都没有在当时激起太多的涟漪——一直到19世纪出，现代化学诞生后，原子这个概念才被重新提出，并且一步步得到了实验的证实。
此后我们逐渐认识到，原子可以算得上是构建这个“物质”世界的“基本积木”。而我们的世界，其实是由100多种不同的“基本积木”搭建而成。目前为止，科学家们共发现或合成了118种“基本积木”。当然我们也相信，随着科学的进步，在未来，或许还能发现或者合成更多的“积木”。
图片来源：2018年8月第44期《少年时》
而这“基本积木”就是我们熟悉的“元素”和“元素周期表”。不同种类的原子能组成不同的物质（比如各种单质），而原子的不同排列方式也能组成不同的物质（比如各种化合物）。而且“基本”则表明，在化学反应这一层面，原子的的确确就是不可再分的基本“积木”。
在1869年门捷列夫的元素周期表被提出后的挺长一段时间内，人们都觉得原子就是组成物质的基本粒子了。
虽然直到19世纪末，当时的人们也还没有什么有效的工具能够分析原子水平的物质结构。但人们开始意识到原子可能没那么简单的契机，而同时对电的研究有了重大进步。
图片来源：2018年8月第44期《少年时》
于是，第一个基本粒子马上就要出现了。。。
- 电子的发现 -
19世纪，科学家对电的研究进入了一个新的高潮，各种科学发现层出不穷，并且催生出了一系列影响至今的应用成果：比如电报、电话，又比如电动机、电灯泡。但即使这样，电的本质究竟是什么，却还是不清楚。
这期间，法拉第利用电进行了电解的化学实验，他发现提供的电量（这里指的是发电机手柄的转数）和分解出的物质的质量之间存在这个一个特定的关系——他据此认为，构成物质的原子在某些条件下具有电能。法拉第为我们在电和原子之间，建立了一丝联系。带电原子的概念也呼之欲出了。
1858年，德国的物理学家兼机械师盖斯勒发明了一种放电管：将低压气体密封在一根管子中，管内两头装有电极，在电极上加上几千伏的电压，好戏就开场了——气体开始发光！这其实就是我们熟悉的霓虹灯的鼻祖。
图片来源：2018年8月第44期《少年时》
1859年，德国的普吕克尔利用盖斯勒管进行放电实验时就看到了正对着阴极的玻璃管壁上产生出绿色的辉光。
图片来源：2018年8月第44期《少年时》
这绿色的辉光到底是怎么一回事呢？这个疑问在此后困扰了科学家很多年。
1876年，德国的戈尔德施泰因证明了这种辉光是由阴极产生的某种射线所引起的，他把这种射线命名为阴极射线。
事实上英法的科学家和德国的科学家们对于阴极射线本质的争论，竟延续了二十多年。直到十九世纪，有的说它是电磁波；有的说它是由带电的原子所组成；有的则说是某种由带负电的微粒组成，可以说是众说纷纭，始终没个定论。
这场争论直到1897年才被约瑟夫·约翰·汤姆森给终结——
在这之前，他已经观察到这种射线的速度要比光的速度低很多。不久之后，让·佩兰证明这些阴极射线带负电，他在阴极射线管的管阳极中间放置了一个能够收集电荷的法拉第圆筒。当阴极射线管工作时，法拉第圆筒上会产生负电荷的聚积。这项工作表明，阴极射线包含带有负电荷的微粒。
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为了进一步搞清楚这些微粒的本质，汤姆森设计了这样一个实验：他将一块涂有硫化锌的小玻璃片，放在阴极射线所经过的路途上，看到硫化锌会发闪光。这说明硫化锌能显示出阴极射线的“径迹”。他发现：在一般情况下，阴极射线是直线行进的，但当在射击线管的外面加上电场，或用一块蹄形磁铁跨放在射线管的外面，结果发现阴极射线一都发生了偏折。根据其偏折的方向，不难判断出带电的性质。
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