从剑桥留学生到物理学之神
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第420章 质子-电子模型!震惊全场!终结元素周期表和放射性!

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书名:
从剑桥留学生到物理学之神
作者:
虚空圣堂
本章字数:
8820
更新时间:
2024-11-02

谢灵顿发表一番简单的感言后,年会就进入了第二部分。

大会报告!

英国皇家学会中的院士,虽然来自不同的学科领域,但是大佬们对于跨学科的交流是非常看重的。

尤其是自然科学领域,更是如此。

一个生物学家或者医学家,他肯定要对化学有深入的研究。

不然他就没办法分析,生物体内那些化学反应是如何进行的,有什么作用。

生物体本身就是一个巨大的化学反应熔炉。

同理,一个化学家也必须了解物理。

很多化学测量手段的原理,都来自于物理理论的突破。

最典型的就是X光分析晶体结构、量子论对焰色反应的解释等。

而一个物理学家,他就是科学的源头,这也是为什么物理学家牛逼的原因。

作为自然科学领域的王者,物理的地位不是靠争取的,而是天然形成的。

所以,物理学家在皇家学会中,身份地位都会拔高一个层次。

更不用提李奇维、卢瑟福这样的顶级物理大佬了。

此刻,第一个上台的就是卢瑟福。

他今天分享的主题正是质子的发现。

谢灵顿看着器宇轩昂的卢瑟福,笑着对旁边的汤姆逊说道:

“卡文迪许在原子方面的研究,超越了古往今来所有哲学家对于世界本源的认识。”

“那些伟大的先贤要是看到这一幕,不知道会作何感想。”

“真是羡慕你啊,汤姆逊教授。”

“能教出这么出色的学生。”

“能不能向我传授一点经验。”

汤姆逊闻言笑了笑。

他很清楚这位新晋的皇家学会会长,为何会对培养学生如此在意。

谢灵顿在十多岁时,是一个彻头彻尾的街头小混混,打架斗殴一样不落,直接被学校开除。

这下好了,他仿佛野马脱缰,更加地放肆了,整天游手好闲,无所事事。

很快,他遇到一个美丽的挤奶工姑娘,并向对方表白。

然而姑娘鄙夷道:

“我就是跳到泰晤士河里,也不会嫁给你这样的流氓。”

一句惊醒梦中人。

他觉得自己要上进,于是重新恳请学校收留他。

从那时起,谢灵顿便改过自新、发愤图强。

最终在科学上取得了非凡的成就。

因此,谢灵顿后来在培养学生时,奉行的宗旨就是永不放弃。

但是他本人属于自我觉醒类的,能靠自己的毅力,从泥潭中爬出来。

要是让他怎么去开导别人,那就太难了。

这时,汤姆逊没有藏私,透露出他的核心秘法。

“让他们不要太早结婚生子。”

李奇维和卢瑟福结婚时的年龄,在这个时代而言,确实算晚的了。

谢灵顿闻言,仿佛被打通了任督二脉。

“对啊,我当初要是继续对那个美丽的姑娘死缠烂打。”

“最终肯定是既害了她,也害了我自己。”

“我因为把爱情抛在脑后,才能专心地研究科学。”

“汤姆逊教授,你说的太多了。”

汤姆逊微微一笑,深藏功与名。

此刻,在两位大佬交流经验时,卢瑟福已经站在了演讲台上。

他的目光逐渐从众人身上扫过,最后定格在李奇维脸上,露出一抹笑容。

这可把李奇维看的汗毛倒竖,屁股忍不住扭了扭。

卢瑟福用他充满磁性的声音说道:

“在卡文迪许和麦吉尔大学期间,我的研究课题一直都是放射性。”

“我提出了元素蜕变假说和衰变概念,来解释放射性的本质。”

“为何铀会衰变成钍,钍又接着衰变成镭,镭又会接着衰变其它元素。”

“这些天然的放射性元素,它们之间存在着某种固定的关系。”

“但是,我之前的理论只能解释放射的过程,却不能解释根本的机理。”

“即,元素在反射时,原子的内部到底发生了什么变化?”

“这个问题让我认识到,我必须开始对原子结构进行研究。”

“当年布鲁斯教授提出行星模型时,就预测过,放射性一定是发生在原子核之内。”

“因为行星结构也无法解释放射性的本质。”

“他坚信原子核一定有细分结构。”

“但是理论永远代替不了实验。”

“所以,这才有了我今天的实验结果。”

“质子的发现证明了,原子核确实是可以再分的。”

“我们对于原子秘密的认识又更近了一步。”

卢瑟福娓娓道来的演讲,让众人深陷其中。

这就是科学的魅力,一个问题总是关系到另一个问题。

科学从来没有捷径,遇到任何问题,都需要解决,问题关联的问题,就会越来越多。

卢瑟福放弃了对于放射性更多的研究,转而研究原子结构就是这个道理。

虽然那段时间,有很多物理学家又发现了新的放射性元素,元素周期表越来越丰富。

但这些都是无根之萍。

所有的放射性元素需要一个明确而统一的理论解释。

这才是最关键的问题,当然也是最难的问题。

卢瑟福作为放射性领域的权威,他就该承担这样的责任,啃下这块硬骨头。

如今他做到了。

但是,卢瑟福仍然不满意。

“可是,质子难道就是终点了吗?”

“我把质子理论、索迪的放射性位移理论结合在一起,依然不能很好地解释放射性的本质。”

“我总感觉放射性的头顶,依然还存在好几片乌云。”

大佬们听后皆是会心一笑。

卢瑟福这是向已经逝去的开尔文勋爵致意。

同时,所有人对于卢瑟福更加地尊敬。

对方明明已经取得了如此耀眼的成果,竟然还不满足。

汤姆逊满意地看着卢瑟福。

自己的学生没有被名利蒙蔽双眼,心中装着的始终是对真理的追求。

布鲁斯甚至连广义相对论都想出来了,但依然还继续研究,继续探索物理的终极。

这种心态比所有的成果都更加重要。

“所以,今天的报告,除了我给大家分享质子的研究和发现过程。”

“我更想听听大家有没有什么好的建议。”

“借用布鲁斯教授的话:外行也许能带来比内行更奇妙的灵感。”

“所以,原子结构不仅只是物理学的难题,它是整个科学的难题。”

“大家都可以提出自己的看法。”

接着,卢瑟福详细地分享了他的实验过程等内容。

并且,他还首次提出了一个新的原子核模型:“质子-电子”模型。

“当我们知道原子核是由质子组成后,对于元素周期表的认识也会发生改变。”

“1869年,俄国化学家门捷列夫,首次提出元素周期表。”

“他将当时已知的63种元素,按照相对原子质量从小到大进行排列成表。”

“并且把化学性质相似的元素放在了同一列。”

“这就是元素周期表的雏形。”

“但是当布鲁斯教授提出行星模型后,化学家们重新修订了元素周期表的排列顺序。”

“即:不再按照元素的相对原子质量,而是按照元素的原子核所带的正电荷数来排列。”

“这就是现在的原子序数。”

“氢原子有一个单位正电荷,所以原子序数是1,排在第一位。”

“氦原子有两个单位正电荷,所以原子序数是2,排在第二位,以此类推。”

“而现在,质子的出现,则对这种排序方式产生了新的影响。”

“以氮元素为例,按照以前的定义,它的核电荷数是7,所以排在周期表第七位。”

“但是氮原子核的相对质量,却是氢原子核相对质量的14倍。”

“这说明氮原子核应该是由14个质子组成,它的核电荷数应该是14才对。”

哗!

会场内瞬间出现大范围的骚动。

物理学家和化学家们都震惊了。

尤其是以索迪为首的化学家,只感觉心中一阵突突。

化学又一次成为物理的附庸了。

而这已经不知道是第几次了。

“哦,上帝啊,我们化学又要被物理推翻了吗?”

“既生化,何生物啊!”

索迪作为卢瑟福曾经的助手,深刻地知道台上那个男人的实验能力之强。

对方的研究成果,对于化学领域有着颠覆性的影响。

卢瑟福看到众人的表情,笑了笑,连忙补充道:

“当然,我并不是否定核电荷数的排列规则。”

“而是想对其进行补充。”

“我认为原子核的组成不止有质子,还应该有电子。”

轰!

卢瑟福的话让众人又是一惊。

一个小小的原子核竟然隐藏了如此多的秘密。

“有了电子的加入,核电荷数的问题就能得到解决了。”

“还是以氮原子核为例,其中除了有14个质子,还有7个电子。”

“这样一来,质子的正电荷和电子的负电荷相互抵消,整个氮原子核对外显示就是7个正电荷。”

“所以它的核电荷数就是7。”

“假设原子核的质子数是N,原子序数是Z,则原子核中有N-Z个电子。”

“这就是我的质子-电子模型。”

不得不说,卢瑟福的逻辑堪称无懈可击。

质子-电子模型,基于现有的事实,完美地与其它理论融合。

这种完美让在场的化学家们简直欣喜若狂。

因为他们觉得这就是化学的真谛。

布鲁斯教授提出了原子的行星模型,但是对于模型中的原子核却一无所知。

现在,卢瑟福教授又提出了原子核的质子-电子模型,彻底让科学家搞清楚了原子核的结构。

同时,原子的结构也就清楚了。

谁都没有想到,一场报告会,卢瑟福竟然带来了这么重磅的理论。

同时震惊物理学界和化学界。

众人不由得朝汤姆逊看去,满脸羡慕。

显然,大家都认为这是卢瑟福在帮助老师撑场面。

要是他仅仅照本宣科,把自己的论文从头到尾再讲一遍,那确实没什么意思。

在场的物理化学大佬们,几乎都看过卢瑟福的论文,没有必要再听一遍。

而现在,卢瑟福在质子的基础上,提出了原子核的模型。

这不仅完善了元素周期表的排列规则,也让原子学得到了跨越式的发展。

任何赞美之词形容这个模型都不为过。

面对众人热切的眼神,卢瑟福依然没有骄傲。

他还在理性地阐述自己的想法。

“基于这个模型,我们就可以对原子的放射性有了新的解释。”

“众所周知,已知的所有放射性物质,一共会放射出三种不同类型的射线:α射线,β射线,γ射线。”

“它们的本质分别是氦原子核、电子流、电磁波。”

“以铀原子核为例,如果它失去4个质子,那就代表放射出α射线。”

“铀原子核中又存在电子,所以它可以放射出β射线。”

“至于γ射线,我猜测是原子核中的电子发生量子跃迁导致的。”

“既然核外电子能够通过跃迁发射电磁波,那么核内电子也应该同样可以。”

“同时,因为核内电子与核外电子的环境不同,所以才能发射核外电子产生不了的γ射线。”

“以上,就是我利用质子-电子模型,对放射性的本质进行的分析。”

哗!

当卢瑟福说完他的理论后,整个大厅内一片安静。

化学家们感叹:“卢瑟福终结了元素周期表。”

物理学家们感叹:“卢瑟福还终结了放射性。”

其他人:“卢瑟福终结了我们装逼的资格。”

所有人都被这个理论分析所折服,它实在太完美无缺了。

最重要的是,它就像当初的玻尔-李模型一样,解决了现实存在的各种问题。

众人已经可以想象,当今天的演讲结束后,物理学界将会产生什么样的震动。

这简直是能和玻尔-李模型齐名的理论。

当然,前提是它还要经过实验的验证。

台上的那个男人,不愧于卡文迪许双骄的头衔。

今天的内容,足以让卢瑟福跻身最最顶级的物理学家,可以抬头仰望到布鲁斯教授了。

大佬们忍不住感慨:

“原来卢瑟福之前让我们提意见,只是他的谦虚之词。”

“他自己早已有了最完美的理论。”

就在众人沉浸在卢瑟福的质子-电子理论中时。

忽然,空旷的报告大厅内,响起一道声音:

“我认为不对。”

轰!

满场皆惊!

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