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约瑟夫·约翰·汤姆森(1856-1940)是英国物理学家,因通过实验发现电子并由此提出原子的“葡萄干布丁模型”,于1906年荣获诺贝尔物理学奖,被誉为“电子之父”。他出生于曼彻斯特郊区的齐瑟姆山一个书商家庭,早年因家境贫寒原计划成为一名工程师,但凭借奖学金进入欧文斯学院(曼彻斯特大学前身)学习,后考入剑桥大学三一学院,并于1884年,年仅28岁时接替瑞利勋爵,成为卡文迪许实验室第三任主任,领导该实验室进入辉煌时代。 汤姆森科学生涯的转折点始于他对阴极射线本质的深入研究。当时,学界对此存在激烈争论:德国学派认为它是一种“以太波”,而英国学派则认为它是带电粒子流。1897年,汤姆森设计了一系列精巧实验,通过测量阴极射线在电场和磁场中的偏转,计算出这种粒子的荷质比(e/m)。他震惊地发现,该值比已知最轻离子(氢离子)的荷质比大近两千倍。这一结果只能有两种解释:要么电荷极大,要么质量极小。他推断出正确的结论:阴极射线由一种质量远小于原子、带负电的亚原子粒子构成。他将这种粒子称为“微粒”,后普遍称为“电子”。这一发现直接证明了原子是可分的,彻底改变了人类对物质基本结构的认知。 汤姆森的成就远不止于此。1912年,他利用抛物线法对不同气体的正离子进行研究,发现了氖-20和氖-22的存在,这是稳定同位素首次在非放射性元素中被发现,直接导向了质谱仪的发明(后由其学生阿斯顿完善)。他在气体导电理论和电磁理论方面亦有重要贡献。作为导师,他培养了包括欧内斯特·卢瑟福(其继任者)、弗朗西斯·阿斯顿、查尔斯·威尔逊、尼尔斯·玻尔等在内的七位诺贝尔奖得主,其领导的卡文迪许实验室成为当时世界物理学的中心。 这位因其发现而开启微观世界大门的物理学家,其提出的原子模型(电子嵌在均匀正电球体中)虽很快被学生的卢瑟福核式模型所取代,但他发现电子这一成就本身,标志着现代原子物理学和粒子物理学的开端,其名因此永载科学史册。#科技 #科普 #科学 #物理
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亨德里克·安东·洛伦兹(1853-1928)是荷兰理论物理学家,被誉为经典电子论之父和近代理论物理学的奠基人之一。他通过创立电子论、提出洛伦兹变换,为狭义相对论的诞生铺平了道路,并与彼得·塞曼共享1902年诺贝尔物理学奖。他出生于荷兰阿纳姆一个苗圃主家庭,早年于莱顿大学学习数学与物理,1875年即以关于电磁反射与折射的论文获得博士学位,1878年便成为莱顿大学理论物理学教授(时年24岁),并在此职位上工作了35年。 洛伦兹科学生涯的转折点始于1892年,他试图在麦克斯韦电磁理论与物质结构之间建立一座微观桥梁。他提出的电子论假定物质内部存在带电的“粒子”(电子),并认为光与物质的相互作用源于这些电子在以太中的振动。这一理论成功解释了光在介质中的传播、色散现象,并预言了磁场中光谱线分裂的效应(即塞曼效应,于1896年被其学生塞曼发现,两人因此同获诺奖)。为解释迈克耳孙-莫雷实验的“零结果”,洛伦兹在1895年,并更精确地在1904年,独立于庞加莱提出了著名的洛伦兹变换公式。该公式表明,在以太中运动的物体,其长度会在运动方向收缩,时间会变慢,电荷密度会改变,且这些效应恰好抵消了探测以太风的所有一阶和二阶光学实验的可能性。洛伦兹的成就远不止于此。他提出了描述电磁场中带电粒子所受力的洛伦兹力公式;发展了物质介电常数的微观理论;作为索尔维会议的常任主席(1911-1927),他以其卓越的智慧、谦和的品格与多国语言能力,成为国际物理学界的领袖与调停人。这位在哈勒姆担任泰勒研究所顾问的学者,虽因其理论仍建立在“静止以太”框架上而被爱因斯坦的相对论所超越,但其电子论与变换公式直接构成了相对论的数学核心。爱因斯坦曾直言,狭义相对论“仅仅是对洛伦兹在1904年所发表理论的一种有机发展”。洛伦兹的工作,完美体现了在旧范式内部通过非凡智慧与数学技巧,将理论推向极限,从而为新范式诞生准备好一切必要条件的伟大进程。#科普 #科技 #科学 #物理
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