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【曼大诺贝尔奖传奇】物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊爵士

日期:2019-11-22 浏览:56作者:英国曼彻斯特大学中国中心

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传奇:诺贝尔物理学奖得主——约瑟夫·约翰·汤姆逊爵士

曼英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊爵士 (Sir Joseph John Thomson) 在1897年发现了电子,以此掀起了原子结构知识革命。1906年他被授予诺贝尔物理学奖,成为了曼彻斯特大学25名诺贝尔奖获得者中的第一位诺贝尔奖得主;1908年,他被授予骑士称号;1909年,他被任命为英国科学促进协会主席;1912年,他获得功勋勋章。

汤姆逊爵士的父亲是曼彻斯特郊区的一名书商。年少有为的汤姆逊年仅14岁就进入欧文斯学院(现今曼彻斯特大学的一部分)进修。幸运的是,与当时大多数院校相比,欧文斯学院提供为数不多的一些实验物理课程。在1880年获得数学学士学位后,他开始发展电磁学理论。

汤姆逊得出最重要的结论是:所有物质,无论其来源如何,都含有与它们构成的原子质量小得多的相同粒子。这些“物质”现在被称为电子。他还发现了阴极射线被电场偏转现象。当时几乎所有的德国物理学家都认为,这些可见光是由在以醚中产生的一种失重物质,遍布所有空间——既不是普通光,也不是X射线。英国和法国的物理学家认为这些射线是电粒子。通过应用改进的真空技术,汤姆逊提出了令人信服的论点,即这些射线是由粒子组成的。

此外,无论放电产生何种气体或使用何种金属作为导体,这些射线似乎都由相同的粒子组成。汤姆逊认为物质中都存在这种粒子,在之后的三年里,他还发现具有相同特性的粒子可以通过其他方式产生,例如热金属。汤姆逊可以被称为"第一次分裂原子的人",考虑到电子的大小和数量,用"切碎"来形容也许更为恰当,电子的总质量从未超过原子的1/1000。

到了20世纪,大部分的科学家已经完全接受了汤姆逊的真知灼见。1903年,他在耶鲁大学提出一种不连续的光理论,以此提出他对自然现象中亚原子粒子行为的看法。他的假说预示了爱因斯坦后来的光子理论。

除了在物理研究中的巨大贡献,汤姆逊是一位杰出的教师,他在教学中充分激发他人潜能,许多学生或在他手下共事的人都获得了教授头衔,这些人中的一部分更是囊括了多达七项诺贝尔奖。例如,1910年,欧内斯特·卢瑟福在卡文迪什实验室与汤姆森合作时,通过研究让人们对原子内部结构有了现代的认识。在这个过程中,卢瑟福原子模型取代了有“汤姆逊原子模型”之称的梅子布丁模型。

汤姆逊对待教学非常认真。他认为教学本身对科学研究有帮助,通过教学,他往往能重新审视原本认为理所当然的观点。他从不要求进入新研究领域的人从阅读已有文献开始,相反,汤姆逊认为科学研究是首先澄清自己的观点,再去查阅他人的科研成果,从而不受任何假设的影响。

在很大程度上,是汤姆逊奠定了原子物理学成为现代科学的转变。核组织的研究一直持续到今天,进一步鉴定基本粒子等物理研究成果都是建立在汤姆逊1897年发现电子的杰出成就上。虽然这种新的物理学依然还有很多问题等待回答,但从一开始,它就对技术和工业的实际应用产生了深远的影响。

关于曼彻斯特大学

曼彻斯特大学始建于1824年,是英国著名的“红砖大学”之首。作为国际知名的学术研究中心,拥有七十个学系及五大全球领先学术研究平台,涵盖全球不平等性、先进材料开发、癌症疾病研究、能源及工业生物领域,致力于通过一流的科学研究,开拓性的发现,为改善提高全球生活水平做出更多贡献。