世纪之交的物理学
第七章 世纪之交的物理学
天 然 放 射 性 的 发 现
为了消除人们的怀疑， 他们决心提炼出纯镭，镭矿渣 非常贵，奥地利送了一吨，在 低矮的棚屋里，居里夫妇从 1899年至1902年，花了45个月 的时间，历时四年，经过几万 次的提炼，终于从8吨矿渣中 提炼出0.12克的氯化镭，从中 找到了两根特征光谱线，并宣 布镭的原子量为225! 1903年完成博士论文， 同年12月获诺贝尔物理学奖。 1912年又成功分离出纯 金属镭，第二年获诺贝尔化学 奖。
卢瑟福简介 新西兰人，祖籍英国苏格兰，1871年生于新西兰，18岁 进入新西兰大学学习，1893年大学毕业，1895年被选送到剑桥 大学深造，在J.J.汤姆逊领导的卡文迪什实验室当研究生(J.J. 汤姆逊的第一位研究生)。1898年应邀担任加拿大麦吉尔大学 物理学教授。 在获知居里夫妇发现镭辐射后，转向放射性对气体电离作 用的研究，提出原子的嬗变理论。1907年返回英国，任曼彻斯 特大学物理学教授。主要研究α粒子的散射作用，提出了原子 的核式模型。1908年因对放射化学的研究荣获诺贝尔化学奖。 1919年任剑桥大学教授，并任卡文迪许实验室主任。
三 马赫对经典力学的批判 1883年，奥地利的马赫出版了《力学及其发展的批判历史 概论》，从科学和哲学的角度对经典力学进行了尖锐的批判。 例如质量的概念，在牛顿的《力学原理》中，质量被定义为密 度和体积的乘积。马赫认为，按照这种定义的方法，不同种类 物体的质量无法比较，应当建立相对质量的概念：加速度是可 测量的量，如果测得两物体由于相互作用产生了彼此大小相 等、方向相反的加速度，那么这两个物体的质量就相等，如果 测得的加速度不相等，则用加速度的负反比来表示这两个物体 的质量之比。 马赫对牛顿绝对时空和绝对运动进行了批判马赫认为： “时间是一种抽象”，时间是不能独立自存的。空间也不能脱离 物体而存在。如果宇宙中没有物体，谈论空间就毫无意义。如 果宇宙中只有一个物体，这唯一的物体也无运动可言。 马赫批判了牛顿的“水桶实验”
第十二章 20世纪初的物理学
1906年由于在“气体导电方 面的理论和实验研究“而获诺贝尔 物理学奖。
X射线的发现（1895年）
伦 琴( 1845一1923)
德国著名物理学家。德国维尔 茨堡大学校长兼物理所所长。
1895年11月意外地 发现 X射线，并对 X射 线进行了精心的研究。
在这以前，伦琴对晶体的热电、压电现象， 电场中运动介质的磁效应，阴极射线等方面做 过很多工作。
实验过程： ①用勒纳德管重复赫兹等人的实验， 用硬纸板和锡铂把放电管包起来，以排 除外界干扰，当荧光屏接近薄铝窗时， 发现有荧光，证明阴极射线可以在空气 中行进几厘米；
②改用克鲁克斯管实验，荧光模糊。 1895年11月8日，用黑色纸板做了一个 封套（既不使管内可见光外漏，又防止 外界干扰），并把房间全部遮黑，接通 电源后，检查封套是否漏光。当切断电 源时，意外地发现1米以外的工作台上 荧光屏上在闪光。继续实验，2米外亦 可发光，无法用阴极射线来解释。
③继续用多种物质实验，发现X射线可 穿透千页书、2-3cm厚的木板、几cm厚 的硬橡皮， 15mm厚的铅板。 ④1895.12.8 写成《一种新的射线——初 步报告》 1896.3.9写成《一种新的射线》续篇 1897.3写成《关于X射线性质的进一步 观察》
1901年，伦琴获首届诺贝尔 物理学奖。
居里夫妇 正在实验室中 进行化学实验
居里夫妇正在实验室用居里兄弟以 前发明的石英静电计进行测量。
居里夫 妇借用一间 木工房当作 实验室。这 是实验室的 外景。
这是实 验室的内 景。
居里夫人 与她的女儿爱 伦· 居里
约里奥· 居里 夫妇继承居里夫 人的事业，继续 研原子不是不可分割的。因为借 助于电力的作用、快速运动的原子碰撞、 紫外线或热都能够从原子里扯出带负电 的粒子。 （2）这些粒子具有相同的质量，并 带有相同的负电荷，无论它们是从哪一 种原子里得到的，并且它们是一切原子 的一个组成部分。
世纪之交物理学的几个活跃领域和发展
世纪之交物理学的几个活跃领域和发展趋势来源一、21世纪物理学的几个活跃领域蒸蒸日上的凝聚态物理学自从80年代中期发现了所谓高临界温度超导体以来，世界上对这种应用潜力很大的新材料的研究热情和乐观情绪此起彼伏，时断时续。
这种新材料能在液氮温区下传导电流而没有阻抗。
高临界温度超导材料的研究仍是今后凝聚态物理学中活跃的领域之一。
目前，许多国家的科学工作者仍在争分夺秒，继续进行竞争，向更高温区，甚至室温温区超导材料的研究和应用努力。
可以预计，这个势头今后也不会减弱，此外，高临界温度的超导材料的机械性能、韧性强度和加工成材工艺也需进一步提高和解决。
科学家们预测，21世纪初，这些技术问题可以得到解决并将有广泛的应用前景，有可能会引起一场新的工业革命。
超导电机、超导磁悬浮列车、超导船、超导计算机等将会面向市场，届时，世界超导材料市场可望达到2000亿美元。
由不同材料的薄膜交替组成的超晶格材料可望成为新一代的微电子、光电子材料。
超晶格材料诞生于20世纪70年代末，在短短不到30年的时间内，已逐步揭示出其微观机制和物理图像。
目前已利用半导体超晶格材料研制成许多新器件，它可以在原子尺度上对半导体的组分掺杂进行人工“设计”，从而可以研究一般半导体中根本不存在的物理现象，并将固态电子器件的应用推向一个新阶段。
但目前对于其他类型的超晶格材料的制备尚需做进一步的努力。
一些科学家预测，下一代的电子器件可能会被微结构器件替代，从而可能会带来一场电子工业的革命。
微结构物理的研究还有许多新的物理现象有待于揭示。
21世纪可能会硕果累累，它的前景不可低估。
近年来，两种与磁阻有关的引起人们强烈兴趣的现象就是所谓的巨磁阻和超巨磁阻现象。
一般磁阻是物质的电阻率在磁场中会发生轻微的变化，而巨磁和超巨磁可以是几倍或数千倍的变化。
超巨磁现象中令人吃惊的是，在很强的磁场中某些绝缘体会突变为导体，这种原因尚不清楚，就像高临界温度超导材料超导性的原因难以捉摸一样。
世纪之交的物理学革命
自然科学刚跨入20世纪，物理学领域内首先掀起了革命的浪潮。
19世纪末，物理学实验上的一系列重大发现，冲击着经典物理学的连续观念、绝对时空观念和原子不可再分的观念，使原有的经典理论显得无能为力。
这一冲击，对当时的物理学家们的影响是很大的。
因为19世纪40年代以后，由伽利略和牛顿奠定基础的古典物理学理论，由于海王星和能量守恒原理的发现，法拉第、麦克斯韦电磁理论的辉煌成就以及分子运动论的建立，在科学的各个领域中所向披靡，包罗了大至日月星辰，小至原子、分子的物理世界，从而使当时不少物理学家认为物理理论已接近最后完成，今后只需在细节上作些补充和发展，在小数点第六位上做文章。
著名的德国物理学家基尔霍夫（1824—1887）说：“物理学将无所作为了，至少也只能在已知规律的公式的小数点后面加上几个数字罢了。
”世界著名物理学家开尔文（1824—1907）也认为：“在已经建成的科学大厦中，后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作了。
”但是，他又敏锐地发现，在物理学晴朗的天空里，还有两朵小小的令人不安的乌云，这就是迈克耳逊-莫雷实验和黑体辐射实验。
它们的存在引起许多著名的物理学家的不安。
世纪之交的新挑战19世纪80年代以后，物理学的经典理论不断完善，与此同时，物理学实验上却陆续发现一些重大的结果。
至少有7个重大发现，不但旧理论无法解释，有的还导致观念上的更新。
第一个实验是1887年赫兹（1857—1894）在验证麦克斯韦（1831—1879）预言电磁波存在的实验过程中，发现了光电效应。
按照经典理论，从金属表面逸出电子的数目与光的强度有关，而与光的频率无关。
这一矛盾，赫兹无法解释，但他仍以“论紫外光对放电现象的效应”为题发表论文，描述了这一现象和结果，向物理学经典理论发起了挑战。
第二个实验是1887年的迈克耳逊-莫雷实验。
这一结果使持有光是“以太”中的波动这一观点的人大失所望，连迈克耳逊本人也不了解这一实验结果的重要意义。
19—20世纪之交物理学的新发现和物理学革命
19—20世纪之交物理学的新发现和物理学革命§5.1 历史概述19世纪末，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门——力学、热力学和分子运动论、电磁学以及光学，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果。
这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶，伟大的发现不会再有了，以后的任务无非是在细节上作些补充和修正，使常数测得更精确而已。
然而，正在这个时候，从实验上陆续出现了一系列重大发现，打破了沉闷的空气，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。
从伦琴发现X射线的1895年开始，到1905年爱因斯坦发表三篇著名论文为止，在这10年左右世纪之交的年代里，具有重大意义的实验发现如下页表。
这一系列的发现集中在世纪之交的年代里不是偶然的，是生产和技术发展的必然产物。
特别是电力工业的发展，电气照明开始广泛应用，促使科学家研究气体放电和真空技术，才有可能发现阴极射线，从而导致了X射线和电子的发现，而X射线一旦发现，立即取得了广泛应用，又掀起了人们研究物理学的热潮。
所以，随着X射线的发现而迅速展开的这一场物理学革命，有其深刻的社会背景和历史渊源。
本章将分三个方面介绍与物理学革命关系最密切的一些实验发现。
§5.2 X射线和电子的发现X射线、放射性和电子是世纪之交的三大发现。
由于电子的发现直接与阴极射线的研究有关，我们先讲这件事。
放射性的发现打开了核物理学的大门，因此留到第十一章再讲。
5.2.1 电子的发现阴极射线是低压气体放电过程出现的一种奇特现象。
早在1858年就由德国物理学家普吕克尔（JuliusPlücker，1801—1868）在观察放电管中的放电现象时发现。
当时他看到正对阴极的管壁发出绿色的荧光。
1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦（Eügen Goldstein，1850—1930）认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。
名人莱布尼兹的故事_名人故事素材
名人莱布尼兹的故事莱布尼兹（1646-1716）是17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家，一个举世罕见的科学天才。
他博览群书，涉猎百科，对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。
一、生平事迹莱布尼兹出生于德国东部莱比锡的一个书香之家，父亲是莱比锡大学的道德哲学教授，母亲出生在一个教授家庭。
莱布尼兹的父亲在他年仅6岁时便去世了，给他留下了丰富的藏书。
莱布尼兹因此得以广泛接触古希腊罗马文化，阅读了许多着名学者的着作，由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。
15岁时，他进了莱比锡大学学习法律，一进校便跟上了大学二年级标准的人文学科的课程，还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略、等人的着作，并对他们的着述进行深入的思考和评价。
在听了教授讲授欧几里德的《几何原本》的课程后，莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。
17岁时他在耶拿大学学习了短时期的数学，并获得了哲学硕士学位。
20岁时，莱布尼兹转入阿尔特道夫大学。
这一年，他发表了第一篇数学论文《论组合的艺术》。
这是一篇关于数理逻辑的文章，其基本思想是出于想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。
这篇论文虽不够成熟，但却闪耀着创新的智慧和数学才华。
莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便投身外交界。
从1671年开始，他利用外交活动开拓了与外界的广泛联系，尤以通信作为他获取外界信息、与人进行思想交流的一种主要方式。
在出访巴黎时，莱布尼兹深受帕斯卡事迹的鼓舞，决心钻研高等数学，并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的着作。
1673年，莱布尼兹被推荐为英国皇家学会会员。
此时，他的兴趣已明显地朝向了数学和自然科学，开始了对无穷小算法的研究，独立地创立了微积分的基本概念与算法，和牛顿并蒂双辉共同奠定了微积分学。
1676年，他到汉诺威公爵府担任法律顾问兼图书馆馆长。
1700年被选为巴黎科学院院士，促成建立了柏林科学院并任首任院长。
1716年11月14日，莱布尼兹在汉诺威逝世，终年70岁。
物理学史19世纪与20世纪之交的三大发现
天然放射现象的发现
“放射性”这个术语是居里夫人提出来的， 用它来描述铀的辐射能力。 居里夫放人射还性进衰一变步系发列现了
这总它许是们许与与多铀铀多或或1物相188的钍钍能底9969放一之够片年年射起间发感，，性存究出光法德物在竟看。国比质于有不第物尔，矿什见二理纳包物么的种学发括之关射放家现居中系线射贝元里，呢，性克素夫形？这物勒锕妇影（种质尔。发不是射—发现离一线—现的。种可钋，钋这元以。铀和里素穿和镭不衰透含在禁变黑铀内要而纸的，问来使矿，照） 1900年，多恩发现新惰性气体氡；克鲁克斯发现铀X。 1901年，德马凯发现鑀(后证实是同位素钍230)。 1902年，卢瑟福和索迪发现新放射性元素钍。
电子的发现
约瑟夫·约翰·汤拇逊（ J·J汤姆逊） 早期科学家普遍认为阴极射线放出的是一种辐射的式, 而Thomson从“阴极射线实验”发现会因电场而偏折, 所以推论他是一种带电荷的粒子,而不是辐射, 并计算出其质量约为氢原子的1/1800倍. 他原先将此粒子命名为corpuscle,但后来改为electron.
1900年，多恩在镭制剂中发现惰性气体氡， 这是一件非同寻常的事。根据这一事实， 卢瑟福和索迪于1902年提出了一个大胆的假说。 他们认为，放射性现象是一种元素的原子自发地 转变为另一种元素的原子的结果，这个假说很快 就得到了证实。1903年，索迪等做了一个实验： 将氡焊封在细颈玻璃管内，然后用光谱法测量。 他们观测到管内的氡来作为经典化学基石的 “原子不可分、化学元素不可变”的观念。
密立根
测定电荷量的密立根油滴实验得出： 电荷量总是元电荷的整数倍 （基本电荷e=1.6021892×10^-19库仑 ）
世纪之交的三大发现讲诉
应该指出的是，此时，人们还并不清楚电的物质基
础．
低压气体放电现象早在17世纪就被观察到了，直到19 世纪，为了解决新的电光源问题，促进了真空技术的发 展，为气体放电的研究创造了条件．
1838年，法拉第发现，“空气的稀薄极其有利于辉光 现象”，在阴极和阳极辉光之间“总有一个暗区”(这个暗 区后来被称为法拉第暗区)．由于法拉第当时所能获得的真 空只有干分之七个大气压，所以他没有能做出更多的发 现．
密立根在1906年重复H.A.威尔逊的实验时，就测得 e 4.031010 静电单位
1913年，他利用油滴实验测得 e (4.774 0.009) 1010 静电单位
后来，他又不断改进和重复进行测量，1917年公布的结果 为
e (4.770 0.009) 1010 静电单位 于是，由荷质比可求得电子的质量为
阴极射线的研究
在19世纪末和20世纪初的一系列新发现中，电子的发 现、X射线的发现和放射性现象的发现具有根本的意义，被 人们称为世纪之交物理学的三大发现，而它们的发现起源 于对阴极射线的观察与研究．
18 世 纪 中 叶 ， 人 们 曾 提 出 过 “ 电 流 质 说 ” ； 18 世 纪 末、19世纪初动电发现后，“电流质说”已为人们所普遍 接受，即认为电流是一种没有机械重量的流质；在麦克斯 韦电磁场理论建立之后，人们又把电现象看做是连续以太 中的应变产生的；液体和气体导电现象的研究，促进了对 电本质的认识．
v 5109 厘米 秒 e m 2107 电磁单位 克 第二种方法是:利用静电场和磁场使阴极射线发生偏 转．先加上一定强度的电场使射线向一方偏转;然后再加一 垂直磁，使射线向相反方向偏转，调节磁场强度使光斑回 到原来的位置，通过测算即可求出v和e/m． 提高了放电管的真空度，用图所示的装置进行实验， 获得了成功．他用这样的方法测得
论述19世纪末物理学三大发现对物理学发展的意义
叙述十九世纪末物理学三大发现的时间、人物和历史意义。
学院：专业：学号：姓名：日期：论述19世纪末物理学三大发现对物理学发展的意义19世纪末，物理学上出现了三大发现，即X射线、放射性和电子。
这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。
1895年11月8日到12月28日，德国物理学家伦琴在研究阴极射线时，发现了具有惊人贯穿能力的X射线。
19世纪末，阴极射线是物理学研究课题，许多物理实验室都开展了这方面的研究。
1984年11月8日，伦琴将阴极射线管放在一个黑纸袋中，关闭了实验室灯源，他发现当开启放电线圈电源时，一块涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出荧光。
用一本厚书，2-3厘米夺取的木板或几厘米厚的硬橡胶插在放电管和荧光屏之间，仍能看到荧光。
他又用盛有水、二硫化碳或其他液体进行实验，实验结果表明它们也是“透明的”，铜、银、金、铂、铝等金属也能让这种射线透过，只要它们不太厚。
伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线，它具有特别强的穿透力。
他一连许多天将自己关在实验室里，集中全部精力进行彻底研究。
6个星期后，伦琴确认这的确是一种新的射线。
1895年12月22日，伦琴和他夫人拍下了第一张X射线照片。
天然放射性的发现与X 射线的发现直接相关。
1895 年末，伦琴发现X 射线后，把他的论文的预印本和一些X 射线照片分别寄给了欧洲各国著名的物理学家，其中包括法国科学家庞加莱。
在1896 年1 月20 日的法国科学院每周例会上，庞加莱展示了伦琴的论文和照片，立即引起了贝克勒耳的极大兴趣。
了解到X 射线是从管子正对着阴极的区域也就是玻璃管壁发出荧光的区域发出的，贝克勒耳提出了这样的猜测：X 射线和荧光之间可能存在着某种联系，能够发出荧光的物质可能同时也可以发出X射线。
1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀盐的实验中，首先发现了铀原子核的天然放射性。
最新-世纪之交谈物理学发展的方向 精品
世纪之交谈物理学发展的方向摘要回顾了物理学发展的历史，讨论了二十一世纪物理学发展的方向。
认为二十一世纪物理学将在三个方向上继续发展1在微观方向上深入下去；2在宏观方向上拓展开去；3深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。
可能应该从两方面去探寻现代物理学革命的突破口1发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；2通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性，重新定义时间、空间，建立新的理论。
二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。
在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。
在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。
在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。
我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。
首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。
一、历史的回顾十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。
由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。
物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
世纪之交的物理学革命案例分析
真理是人们对于客观事物及其规律的正确认识，而自然科学就是人类认识真理，发现真理，运用真理的具体表现。
在这则案例中，充分地体现了真理是具体的，是发展的，真理的绝对性和相对性是辩证统一的，并且，实践是检验真理的唯一标准。
19世纪40年代以后，由伽利略和牛顿奠定基础的古典物理学理论，由于海王星和能量守恒原理的发现，法拉第、麦克斯韦电磁理论的辉煌成就以及分子运动论的建立，在科学的各个领域中所向披靡，包罗了大至日月星辰，小至原子、分子的物理世界，从而使当时不少物理学家认为物理理论已接近最后完成，今后只需在细节上作些补充和发展，在小数点第六位上做文章。
这些大科学家们都认为科学大厦已经建成，科学理论已经走向完善，但是19世纪80年代以后，7个重大的实验发现却从实践上对原有的观念提出了质疑。
真理的内容是客观的，是能够经得起实践的检验的，这“几朵乌云”无疑给了物理学经典理论当头一棒，对原有理论发出了冲击。
真理从实践中来，这些源于实践的结果是否否定了原有的理论呢，答案是否定的，爱因斯坦讲经典物理学从宏观发展到微观，从个体发展到量子。
真理具有条件性和有限性。
新理论的诞生并不意味这旧理论就是谬误，真理反映客观对象的正确程度是有条件的，是有限的，它并不是绝对的。
量子学说，狭义相对论，广义相对论，电子的发现，黑体辐射等等，新的理论总是在质疑，借鉴，实践，继承中逐步建立起来的，这便是真理的绝对性和相对性，绝对性真理和相对性真理不是两个真理，而是同一个真理的两种不同属性，需要我们辩证地去看待。
现代物理学的创立是人类认知的又一大进步，我们从实践中发现，认知真理，也必须在实践中去验证真理的真伪，现代物理学的开创史就是一场人类探索真理的发展史，它也告诉我们，凭空的猜测是不足以长久立足的，只有源于实践，立足于实践的发现，理论才能长远地走下去。
世纪之交的物理学与生命科学
世纪之交的物理学与生命科学21世纪物理学取得了辉煌的成就，为推动人类社会的进步和生命科学的发展作出了巨大贡献，21世纪的物理学，将面临着生命科学的挑战和发展机遇，本文立足于世纪之交，顾后瞻前，追求物理学对生命科学的贡献，阐述生命科学对物理学的挑战，展望新世纪物理学和生命科学相互交融、共振共荣的前景。
在世纪之交的伟大历史转折时期，许多科学家认为，21世纪的科学发展趋势，是各门科学不断交叉、加速综合，不同学科的作用和地位将发生变化[1] 。
如果说 20世纪的主导学科是物理学的话，那么21世纪的主导学科将是生命科学[2]，生命科学之所以将在21世纪成为主导学科，在各学科中起核心作用，一是作用因为它是从现象到本质研究生命与生命活动密切相关的学科，二是因为物理、化学、计算机科学为生命科学的研究提供了有力的仪器和方法，为生命科学的进一步发展奠定了基础，而这一主导学科的世纪交替，也充分说明了物理学与生命科学的历史渊源和它们在整个自然科学中的作用和地位。
一、物理学的重要贡献20世纪的物理学、在微观、宏观、复杂系统和现代生物学四个基本方向上，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度，物理学的两大理论支柱－量子论和相对论，促使人类整个自然科学的改观，物理学的发展为人类提供了核能新能源、半导体、激光、计算机等新技术，导致人类社会的进步，改变了人类的生产方式和生活方式，尤其是物理学，为生命科学奠定了坚实的理论基础，提供了大型的实验研究手段和精密的科学仪器，为生命科学成为21世纪的主导学科打了坚实的基础。
1．生命现象的物理理论研究生命现象首先遇到的一个根本性问题，即“什么是生命”？对此，量子力学的主要创始人薛定谔，于1994年在他著名的《什么是生命》一书中就预言了遗传密码的存在和生命赖“负熵”以生存，同时指出：量子力学应当成为生命科学的基础，这是物理学家解释生命现象的前所未有的突破。
60年代，普里高津（ Prigogine）提出的“耗散结构理论”，使热学与生命科学融合在一起[3]，80年代，联邦德国科学家艾根提出“超循环”理论，建立了一种从多分子体系向原始生命进化的理论模型，90年代，美国地球物理学家路易斯?勒曼提出了一条最新颖的“泡沫理论“，他认为沫很可能是万物生命的起源，我国物理学家钱三强教授认为：生物世界也有“馄饨现象”，人类致死的心跳、癫痫以及精神分裂症都涉及混沌，生物的进化也靠混沌，著名科学家周光召院士也认为：在地球刚开始的时候并没有生物，是混沌的[4]，而山东大学张颖清教授创立的“全息生物学”理论，深化了人类对生物体的认识，香港发明家余新河先生的“磁学－生命学猜想”，则为揭开生命之谜开辟了新的途径。
世纪之交的三大发现
应该指出的是，此时，人们还并不清楚电的物质基
础．
低压气体放电现象早在17世纪就被观察到了，直到19 世纪，为了解决新的电光源问题，促进了真空技术的发 展，为气体放电的研究创造了条件．
1838年，法拉第发现，“ห้องสมุดไป่ตู้气的稀薄极其有利于辉光 现象”，在阴极和阳极辉光之间“总有一个暗区”(这个暗 区后来被称为法拉第暗区)．由于法拉第当时所能获得的真 空只有干分之七个大气压，所以他没有能做出更多的发 现．
为了证实基本电荷的存在，在测出e/m之后，还要 测 出 e 值 ． J.J. 汤 姆 孙 的 研 究 生 汤 森 德 (J.S.Townsend) 、 H.A.威尔逊、C.T.R.威尔逊等和其他一些人都做出了重 要 的 贡 献 ． 对 e 值 最 有 说 服 力 的 测 定 是 罗 伯 特 ·密 立 根 (Robert Millikan，1868-1953)在1912-1917年间利用油滴 实验做出的．
他把阴极射线看成是以太的某种振动．
1879 年 ， 英 国 的 克 鲁 克 斯 (William Crooks ， 18321919)制成了高真空的“克鲁克斯管”，其真空度达到了百 万分之一个大气压,他利用这种真空管做了一系列实验:在 真空管的阴极和与它相对的玻璃壁之间，放置一个用云母 片做成的“马耳他十字架”，通电后在玻璃壁上可观察到 边界清晰的十宇架的阴影；他把一块磁铁移近真空管，十 字架阴影就会发生移动；他还在真空管中安上一水平玻璃 轨道，并在轨道上放置一个插有云母翼片的风轮，当用阴 极射线照射风翼时，轮子就会转动起来．
世纪之交的三大发现
到 19 世 纪 末 ， 经 典 物 理 学 已 达 到 了 完 整 、 成 熟 的 阶 段．当时不少物理学家产生了这样一种思想:物理学的大厦 已经建成；物理学上的基本的、原则的问题都己经解决； 剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作些 补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更加精确一 些．正当物理学家们为庆贺物理学大厦的落成啧啧叹赏之 际，19世纪末，在实验上却发现了一系列经典物理学无法 解释的事实．这些事实与经典物理学的基本概念以及一系 列基本规律产生了尖锐的矛盾，从而引起了物理学的一场 伟大的革命，导致了现代物理学的诞生．
世纪之交的中国粒子物理
世纪之交的中国粒子物理一、二十世纪，物理学的世纪物理学在20世纪取得了巨大的进展，使人类对物质微观结构的认识实现了3次重大跨越：发现原子有内部结构，由原子核和电子组成，形成了原子物理学；发现原子核有内部结构，由质子和中子组成，形成了原子核物理学；发现核子有内部结构，由夸克组成，形成了粒子物理学。
20世纪物理学3个最重大发现是：量子理论，相对论和DNA双螺旋结构。
最后一项成果属于生命科学领域，但它是在传统的物理学实验室由物理学家发现的。
因此，20世纪被当之无愧地称为物理学的世纪。
20世纪物理学的研究成果转化成了许多新技术，产生了极其深远的影响。
它们转化成为巨大的生产力，例如，原子能、半导体、电视、计算机、激光、手机等等，为人类从工业社会发展到信息社会奠定了基础。
同时物理学的研究成果还对社会和国际政治产生了深刻的影响，其中以核武器的影响最为深远。
物理学的研究成果为其它学科的发展提供了先进的研究手段，例如材料科学、生命科学、化学、天文学等等，并产生了一系列交叉研究的新前沿学科：生物物理，天体物理、粒子天体物理、宇宙论等等。
下面重点谈谈粒子物理在20世纪取得的主要成就。
50年代起，随着物质微观结构研究前沿从原子核深入到基本粒子，粒子物理逐步形成物理学的一门独立的前沿学科。
它研究物质微观结构的最小单元及其相互作用规律。
早期粒子物理的研究手段是宇宙线观测，以后逐步发展到以高能加速器和大型探测器等大科学装置为主要研究工具，并成为了一门典型的大科学——设备规模大，投资高，建设和研究周期长。
高能物理加速器和大型探测器的建设、实验研究普遍采取了国际合作的方式。
60年代Gel-Mann提出了夸克模型，对当时发现的200多个强子成功进行了分类，并认为这些强子是由2到3个带分数电荷的夸克组成的，揭示出物质结构又一个新层次。
由Glashow，Weinberg和Salam提出的基于U(1)×SU(2)L×SU(3)的标准模型[1]，成功地将电磁相互作用和弱作用统一成为电弱作用，准确地预言了传递弱带电流的玻色子W±和传递弱中性电流的玻色子Z。
世纪之交物理学革命中的两个学派
世纪之交物理学革命中的两个学派李醒民编者按：19世纪末、20世纪初的那一场物理学革命，无论在科学史上或者哲学史上，都是一件重大的历史事件。
对于这一历史事件，历来各个哲学学派都有自己的分析，同时也理所当然地为马克思主义哲学所关注。
本文运用了丰富的原始资料，分析了这场革命中的两个学派，即机械学派（或力学学派）和批判学派的历史作用、哲学根源以及它们的历史归宿。
特别对于批判学派，作者提出了一些不同于传统观点的看法。
为了繁荣学术，深入探讨这一科学革命的哲学意义，丰富我们的自然辩证法教学和研究工作，本刊特予发表，提供讨论。
1、机械学派(力学学派)和批判学派十九世纪末叶，在经典物理学基础面临大变革的前夕，物理学家的队伍发生了分化。
那些具有创新精神的人们在摸索、在苦斗，渴望在建立物理学新秩序中留下他们的印记；那些囿于传统观念、具有浓厚保守气息的人们对新事物不是抵制反对，就是怀疑观望，极力设法把它们纳入旧理论的框架之中；也有的介于二者之间，他们既有这一代人的乐观主义，又兼有这一代人的忧虑之情，他们既为新天地的开拓而兴奋，又为变革的急剧和显然缺乏固有的稳定性而感到不快。
法国哲学家莱伊在他1907年出版的《现代物理学家的物理学理论》一书中，非常详细地论述了当时的状况。
他写道：在十九世纪前六十年中，物理学家在一切根本问题上彼此是一致的。
他们相信对自然界的纯粹力学的解释，他们认为物理学无非是比较复杂的力学，即分子力学。
他们只是在把物理学归结为力学的方法问题上，在机械论的细节上有分歧。
现在，物理学展示出的景况看来是完全相反的。
严重的分歧代替了从前的一致，而且这种分歧不是在细节上，而是在基本的、主导的思想上。
如果说每一个学者都有自己的特殊倾向，那未免过甚其辞。
但是，毕竟必须承认，物理学也有很多学派，它们的结论常常是分歧的，有时候简直是敌对的。
莱伊指出：传统物理学认为，只要使物理学延续下去就可以达到物质的形而上学。
这种物理学使自己的理论具有了本体论的意义，这些理论完全是机械论的，即把物理学归结为力学的观点的体系。
世纪之交的三大发现汇总
际， 19 世纪末，在实验上却发现了一系列经典物理学无法
解释的事实．这些事实与经典物理学的基本概念以及一系 列基本规律产生了尖锐的矛盾，从而引起了物理学的一场 伟大的革命，导致了现代物理学的诞生．
阴极射线的研究
在 19 世纪末和 20 世纪初的一系列新发现中，电子的发
现、X射线的发现和放射性现象的发现具有根本的意义，被
边界清晰的十宇架的阴影；他把一块磁铁移近真空管，十 字架阴影就会发生移动；他还在真空管中安上一水平玻璃 轨道，并在轨道上放置一个插有云母翼片的风轮，当用阴 极射线照射风翼时，轮子就会转动起来．
克鲁克斯根据这些事实认为，阴极射线是由带负电的
“分子流” (moleCularcurrent) 组成，是管中残留气体分 子碰到阴极上，从阴极得到了负电荷而形成的“分子
第电解定律，主张把电解中的一个氢离子所带的电荷作为
一个“基本电荷”，并认为任何电荷都是由一些 “基本电 荷”组成的．
1878年后，拉摩(JoSeph Larmor，1857-1942)和洛伦 兹 (Hendrik Antoon Lorentz ， 1853-1928) 在创立的“电 子论”中，也曾赋予物质中电荷的负荷体以一个基本的电 量． 1890年，斯通尼引入“电子”(electron)来表示负的 基本电荷的负荷体．
流”．他称这种带电的“分子流”为物质的第四态．
勒纳德的“铝窗”
1894 年 ， 德 国 的 勒 纳 德 (Philipp Lenard ， 1862-
1947)发表了他的“铝窗”实验．在最初研究阴极射线时，
勒纳德曾经设计实验，观察阴极射线是否能像紫外线一样 通过放电管壁的石英窗．他发现阴极射线不能穿过．后 来，受到赫兹的一个实验的启发，他想到用来封闭放电管 的石英板可以用一块铝箔代替，铝箔的厚度要可以使管内
世纪之交的物理学革命——案例分析
看完这个案例之后首先出现在我脑海的就是前段时间欧洲学者发现的“超光速粒子”。
它同19世纪80年代以后陆续发现的以迈克耳逊-莫雷实验和黑体辐射实验为代表的一系列重大试验结果一样，给科学界带来了巨大的震动。
而再欧洲研究者公布他们发现“超光速粒子”这个“耸人听闻”的结果后，历史再一次“重演”。
就如同案例中的那些实验结果被公布之后的科学界的反响一样——很多科学家都觉得这些实验所得到的结论是错误的。
直到爱因斯坦提出狭义相对论，科学界才有了比较同意的认识，那就是以牛顿万有引力为首的经典物理只是一个“相对真理”。
限于人们的认识，在“宏观低速”的情况下，经典物理是成立的，而当我们的参考系上升的“宏观高速”和“微观高速”时，量子力学就成了“真理”。
而限于当今人类的认识，在我看来，相对论和量子力学也不是绝对的真理，它只是人们在当今认识下的“相对真理”。
就像我的大学物理李雪春老师所说：一旦超光速粒子被证实确实存在，不是说相对论理论是错误的。
就如同相对论和量子力学的出现并不能证明经典物理是错误的，应为经典物理只是受制于当时人们的认知和科技水平所得出的“相对真理”，它是物体运动规律的一个极限（即宏观低速）。
所以即使超光速现象真的存在，也不能说相对论是错的，只能说相对论是限于当今科技水平的一种“相对真理”。
它是物体真实运动状态在近光速下的一种极限。
说了这么多个人的见解，下面是对案例的分析：19世纪80年代以后陆续发现的以迈克耳逊-莫雷实验和黑体辐射实验为代表的一系列重大试验结果之所以引起众多物理学家的不安的原因是当时的科学家受到当时的科学技术所限，错误的将经典物理学视为永恒不变的真理，忽略了人类认识的局限性，没有用发展的眼光看待真理。
而这些实验结果的出现说明了任何科学理论不可能一蹴而就，一成不变，随着科学实验的发展，理论必将进一步发展，甚至彻底更新。
而这些实验也揭开了近代自然科学的一页新篇章。
是人类社会从经典物理学走向现代物理的重要过程。
世纪之交谈物理学发展的方向
世纪之交谈物理学发展的方向世纪之交谈物理学进展的方向：回忆了物理学进展的历史，讨论了二十一世纪物理学进展的方向。
认为二十一世纪物理学将在三个方向上连续进展：（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探究各层次间的联系，进一步进展非线性科学。
可能应该从两方面去探寻现代物理学革命的突破口：（1）发觉客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础的不完善性，重新定义时刻、空间，建立新的理论。
二十世纪立即结，二十一世纪即今后临，二十世纪是光辉辉煌的一个世纪，是个类社会进展最迅速的一个世纪，是科学技术进展最迅速的一个世纪，也是物理学进展最迅速的一个世纪。
在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。
在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃进展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的时期。
在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的进展前景，探究今后物理学进展的方向。
我想谈一谈我对那个问题的一些看法和观点。
第一，我们来回忆一下上一个世纪之交物理学进展的情形，把当前的情形与一百年前的情形作比较关于探究二十一世纪物理学进展的方向是专门有关心的。
一、历史的回忆十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均进展到了完善、成熟的时期，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描画出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地说明所有差不多观看到的物理现象。
由于经典物理学的庞大成就，当时许多物理学家产生了如此一种思想：认为物理学的大厦差不多建成，物理学的进展差不多上差不多完成，人们对物理世界的说明差不多达到了终点。
物理学的一些差不多的、原则的问题都差不多解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
世纪之交的物理学革命
世纪之交的物理学革命19世纪理论科学的巅峰状态以及其中隐含的危机以物理学最为典型。
海王星的发现显示了牛顿力学无比强大的理论威力，光学、电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”有一个故事很可以说明在人们心目中，古典物理学的完善程度。
德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。
”1900年4月27日，英国著名的物理学家开尔文勋爵作了题为《热和光的动力理论上空的19世纪之乌云》的长篇讲演，指出古典物理学本来十分晴朗的天空上出现了两朵乌云。
实际上，物理学天空上的乌云何止两朵。
大量新现象与已成完美体系的古典理论之间的矛盾日渐突出，酿成了深刻的危机。
正是这朵朵乌云带来了世纪之交的一场物理学革命，在这场革命中诞生了相对论和量子力学。
1、第一朵乌云：以太漂移实验开尔文所称第一朵乌云指的是以太漂移实验。
古典物理学统一诸种物理现象的主要方式，是找出该类物理现象的一个力学模型。
例如，当我们把声音看成是声源振动在物质媒介中的纵向传播时，我们就将声学统一在关于振动的力学之中；当我们把热看成是细微分子的运动之后，我们就将热学统一在关于大量分子运动的力学之中。
电磁学似乎与力学距离较远，但也有统一它们的方式。
比如，我们同样可以将电磁波看成是某种电磁振荡在某种物质媒介中的传播，如果这种模型是成立的，那么，电磁学与力学之间也可以统一起来了。
事实上，物理学家们就是这么做的，因为在他们看来，“一切物理现象都能够从力学的角度来说明，这是一条公理，整个物理学就建造在这条公理之上”。
开尔文也说：“我的目标就是要证明，如何建造一个力学模型，这个模型在我们所思考的无论什么物理现象中，都将满足所要求的条件。
在我没有给一种事物建立起一个力学模型之前，我是永远也不会满足的。
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ⅲ）这种带电粒子比原子小千倍，可见，电子是原子的组成部分，是物质的最基本电位。
文章中， J.J.汤姆逊用"电子"一词来表示构成阴极射线的这些"载荷子"。（"电子"一词原是由斯坦尼1891年提出，用来表示电的自然单位）
3．电子电量和质量的测量-油滴实验
J.J.汤姆逊的研究生 汤森德、H.A.威尔逊、C.T.R.威尔逊等在测量阴极射线粒子带电量方面都做出了贡献。但最有说服力的是罗伯特·密立根的油滴实验。
密立根在1906年重复H.A.威尔逊的实验时测得 e≈4.03×10-10静电单位，1913年，他用油滴实验测得 e=(4.774±0.009)×10-10静电单位。后来经不断改进和重复测量，1917年公布的结果为：e=(4.770±0.009)×10-10静电单位。
于是由荷质比得 电子的质量为 me=（1/1830）mH
1901年考夫曼(Walther Kaufmann,1871-1947)用β射线作实验，证实电子的质荷比随速度的增大而增大。证明了电子质量随速度变化的事实。
4．意义
①宣告了原子是可分的。
②为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术。
居里夫人认为:不应只有一种元素能自发辐射，其他元素也可能有同样的性质。居里夫人系统的研究了当时已知的各种元素和化合物，1898年她与德国德施莱特同时发现，"钍"也具有与铀类似的辐射，并建议把这种性质叫做"放射性"。
在对铀和钍的混合物进行测量时，辐射强度比预期的要强的多。她认为混合物中一定含有其他目前尚未知道的放射性元素。于是先将矿物进行化学分离，再用石英静电计分别测量各组成部分的辐射强度，在此过程中居里意识到这项工作的重要性，放下自己正在从事的晶体研究工作，与妻子一起投入到放射性的研究中。1897年7月，他们终于从铀矿渣中提炼出了钋，它比纯铀放射性强400倍!
为了确证这一新射线，并尽可能的了解其特性，伦琴用了6个星期深入研究这一现象，并于1895年12月28日写成论文《论一种新的射线》递交给维尔茨堡物理医学学会。这一论文在三个月内被印行了五次，第五版同时用英、法、意、俄等文印出。
1896年3月送出第二篇《论一种新的射线（续）》。
1897年3月又送出第三篇《关于X射线性质的进一步观察》。
皮埃尔·居里，法国物理学家，从小聪慧过人，16岁获学士学位，18岁获硕士学位，24岁被担任巴黎市立理化学校物理实验室主任。曾与哥哥约克共同发现了晶体的压电效应，发明了测量微量电量的压电石英静电计---"居里计"。后来从事磁学研究，发现磁性消失的温度---"居里点"。
②钋的发现
首先居里夫人用石英静电计对铀发出的射线的电离性质进行了精密测量。证实了铀的辐射强度只与化合物中铀的含量成正比，而与化合物中其他元素以及铀所处的物理、化学条件无关。居里夫人认为这说明辐射只是一种原子过程。
2．X射线的发现过程
当赫兹和勒纳德发表了论阴极射线穿透力的论文后，德国物理学家伦琴重复了勒纳德的实验，发现阴极射线确实能穿透铝箔在空气中穿行几厘米，并使涂有铂氰化钡的荧光屏产生荧光。后来，他又改用没有铝箔窗口的克鲁克斯管进行实验，也发现了荧光。可是根据勒纳德实验，阴极射线是不能穿透玻璃的，这一现象促使伦琴将实验进行下去。
居里夫人自传中写到:"为达到这样的目的，设备是极其简陋的，我们没有资金，没有适宜的实验室，没有任何帮助，就好像平地起家一样。"
③镭的发现
但是钋的放射性比预期的仍然低，继续实验，1898年12月，又发现了比铀的放射性强200多万倍的新元素----镭 (radium) !
有人不相信:"镭的原子量是多少?镭在哪里?"
②克鲁克斯：1887年，克鲁克斯发现放在阴极射线管旁边的底片变黑了，他认为是底片质量问题，把底片退还给了厂家。
③J.J.汤姆逊：1894年J.J.汤姆逊在测量阴极射线的速度时，也作了观察到X射线的记录。他当时没有时间研究这一问题，只是在论文中提了一句，说看到放电管几英尺远处的玻璃管上也发出了荧光。
1895年11月8日晚，为了防止外界紫外线和可见光的影响，他把实验室的窗户用黑布遮好，为防止管内可见光漏出管外，又用黑纸将放电管包起来，他意外的发现一米外的荧光屏上发出闪光，将荧光屏移远继续做实验，荧光屏上的闪光仍随放电过程的节拍断续出现。他用书、木版、铝片等物挡在放电管和荧光屏之间，荧光屏上仍能发出不同强度的闪光。伦琴意识到这是一种不同于阴极射线的新射线。
1897年发表论文《论阴极射线》，"阴极射线的载荷子比起电解的氢离子，m/e小的多。原因可能是m小或e大或兼有之"。
他从勒纳德实验结果知道，阴极射线在空气中的穿行距离可达1厘米，而空气分子的平均自由程仅有10-5厘米，因此阴极射线的质量一定比空气分子小的多。
⑥其他实验验证：
1）光电效应中产生的光电流
1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，他是当之无愧的。
3．伦琴射线发现的意义
由于X射线与原子中内层电子的跃迁有关，这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域。X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。
4．严谨的科学态度所结出的丰硕之果
①哥尔茨坦（E.Goldstein)：1880年，哥尔茨坦在研究阴极射线时就注意到在阴极射线的管壁上会发出一种特殊的辐射，使管内的荧光屏发光，但他认为这就是以太波动。
和阴极射线一致。
3）β射线的测定
1898年卢瑟福发现了β射线，不久，贝克勒尔用磁场和电场偏转法测得β射线的荷质比和速度，证明和阴极射线相同。
J.J.汤姆逊在掌握大量实验事实的基础上，于1899年果断地做出结论：
ⅰ）不论是阴极射线、β射线还是光电流，都是电子组成的；
在论文中伦琴总结了射线的性质：①新射线由阴极射线打在固体表面产生，固体元素越重产生的射线越强；②新射线沿直线传播，不被棱镜反射和折射，不被磁场偏转；③新射线具有很强的穿透力，对所有的物质几乎都是透功能。由于这种射线的本质尚无人所知，故将其称为X射线。直到1912年，德国物理学家劳厄从晶体衍射的发现才判定X射线是频率极高的电磁波。不久，莫塞莱证实它是由原子中内层电子跃迁所发出的辐射。
第七章 世纪之交的物理学
教学目的与要求：掌握：二十世纪初经典物理学上的两朵乌云；伦琴是如何发现X射线的；天然放射形的发现过程；电子是如何发现的；熟悉：二十世纪初经典理论的危机情况。
教学重点，难点：二十世纪初经典物理学上的两朵乌云；伦琴是如何发现X射线的；天然放射形的发现过程；电子是如何发现的。
为了消除人们的怀疑，他们决心提炼出纯镭，镭矿渣非常贵，奥地利送了一吨，在低矮的棚屋里，居里夫妇从1899年至1902年，花了45个月的时间，历时四年，经过几万次的提炼，终于从8吨矿渣中提炼出0.12克的氯化镭，从中找到了两根特征光谱线，并宣布镭的原子量为225!
④.科学属于全人类
镭可以治狼疮和癌肿，0.1克镭就值75万金法郎!一个美国公司想收买专利，都被生活并不富裕的居里夫妇谢绝了。
进一步的研究发现：只要有铀元素存在，就有这种贯穿辐射产生，与采用哪种铀的化合物无关，与温度等外界因素无关。这种射线和X射线一样，能穿透一切物质，并使气体电离。人们称之为"贝克勒尔射线"。
③.意义
贝克勒尔射线的发现，是人类第一次发现某些元素自身也具有自发辐射现象，引起了人们对原子核问题的关注。贝克勒尔获1903年诺贝尔奖。
J·J·汤姆逊于1906年获诺贝尔奖。
二 X射线的发现
1．伦琴(Wilhellm Konrad Rontgen,1845-1923)
德国物理学家。1865年进入瑞士 苏梨士工艺学院学习机械工程，曾跟著名物理学家克劳修斯及孔脱学习。1869年获博士学位，先后在几所大学从事教学和晶体、光学、电磁学的研究工作。1888年任维尔茨堡大学教授，1894年担任校长。19世纪末，阴极射线的研究正方兴未艾，一向治学严谨的伦琴教授，也致力于这个问题的研究。
1887年赫兹发现光电效应，但对产生的光电流的本质不清楚。1899年，J.J.汤姆逊用磁场偏转法测量了产生的光电流的荷质比，结果与阴极射线近似。
2）热电效应中的负离子
热电效应是1884年爱迪生发现的，他在研制白炽灯时，发现灯泡里的白炽碳丝加热后有负电逸出。1899年，J.J.汤姆逊同样用磁场截止法测量了荷质比，结果也
他们认为:我们发现了科学，又把它据为己有，这违反科学精神，再说镭能治病，我们就更应该无条件地献出它的秘密!然而，居里夫人由于长期接触放射性物质，患了恶性贫血症，她的丈夫和战友居里1906年死于车祸，居里夫人在精神打击和身体折磨的双重压力下，仍然初衷不改，献身于科学事业。她的高风亮节，赢得了人们的敬重。她的女婿约里奥（1900-1958）在50年代用仪器检测她当年的实验记录本，发现全部污染了放射性物质，她当年用过的烹调书，50年后再检查，仍然有放射性。1934年，居里夫人去世；1956年她的女儿伊伦·居里（1897-1956）也死于恶性贫血；1958年女婿约里奥也因放射性辐射而去世。居里夫人的一家全部都献给了这壮丽的伟大事业。
3.α、β、γ射线的发现
镭的发现促进了对放射性的进一步研究，并相继发现了一些新的放射性元素，如锕等。进一步的工作就是要探索放射性的本质及其规律。
④斯密士(G.Smith)：1895年英国牛津一位物理学家斯密士发现放在克鲁克斯管旁的盒子里的底片变黑了，但他只是让助手把盛底片的盒子放在别处保存。
⑤勒纳德：是研究阴极射线的权威之一，在研究阴极射线时也遇到了X射线，但他却认为是速度无限大的阴极射线。
三 天然放射性的发现
1．铀盐放射性的发现