19世纪末期物理学的三大发现及其意义

19世纪末期物理学的

三大发现及其意义 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

19世纪末期物理学的三大发现及其意义

19世纪末，以牛顿力学、热力学、麦克维斯电磁学理论和原子论为基础的经典物理学理论体系已相当完善。正当物理学界陶醉于成功的喜悦中时，一些有远见的科学家却与意识到，在物理学晴朗的天空中出现了乌云。

1900年4月27日，一向以保守著称的英国皇家学会主席、著名物理学家达尔文发表长篇演说，指出：经典物理学本来十分晴朗的天空上出现了两朵“乌云”。一是“紫外灾难”——热辐射在位于短波的紫外线部分的实验结果与经典统计力学、电磁学理论相背；二是“以太危机”——当时的实验结果表明：麦克维斯电磁学理论中光、电、磁传播所需要的介质——“以太”可能根本就不存在。经典物理学正在发生危机，这预示着即将发生一场革命。

其实从1895年开始，连续三年的三大发现，x射线，放射性和电子的发现已经成为揭开物理学革命序幕的三声春雷。1895年伦琴发现了X射线，1896年法国的贝克勒尔发现了铀盐的放射性，1897年英国的J·J汤姆逊发现了电子。这些新发现猛烈的冲击着经典物理学理论，打破了物理学界沉闷的空气，被誉为“世纪之交的三大发现”，是现代物理学发轫的标志。

早在19世纪三四十年代，人们就发现，真空管内的金属电极在通电时其阴极会发出某种射线，这种射线受磁场影响，具有能量，被称为阴极射线。而对阴极射线性质的深入研究导致了X射线的发现。1895年德国物理学家伦琴在赫兹和勒纳德发表了论阴极射线的穿透力的论文后，准备对这一问题做进一步研究。他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行进几厘米，使涂有铂氰化钡的荧光屏上产生荧光。在多次实验后，他意外地发现了一种新的射线，但因为不了解其本性，伦琴且称它为X射线，又被人们称之为“伦琴射线”。

由于X射线可以穿透皮肉透视骨骼，所以在医疗上作用很大，如今我们到医院拍张X光片已是很平常的事情，然而在19世纪末X射线刚发现时，却被视为世界科技革命的一声号角。其后，随着研究的深入，X射线被广泛应用于晶

体结构的分析以及医学和工业等领域。对于促进20世纪的物理学以至整个科学技术的发展产生了巨大而深远的影响。

而1896年法国物理学家贝克勒尔，受到伦琴发现X射线启发，着手研究X 射线与荧光现象的关系。意外发现，只要有铀元素存在，就有这种贯穿辐射产生，它与采用哪种铀的化合物无关，与温度等外界因素无关，这是铀元素的特殊性质。这种射线跟X射线一样，能穿透一切物质，并使气体电离，人们把这一射线称之为“贝克勒尔射线”。

贝克勒尔所做的开创性工作及其贡献使他成为放射学的先驱，并为后人所称誉。贝克勒尔发现放射性虽然没有像伦琴发现 X 射线那样轰动，然而意义却十分深远，这是人类第一次接触到核现象，它作为原子核物理学的起源和里程碑，开辟了崭新的研究课题，并由此吸引了包括居里夫妇在内的一批杰出的科学家。共同探索原子的奥秘。接踵而来的一系列新发现大大丰富了放射学的研究成果，钋和镭的先后被发现；α、β、γ射线的发现以及放射性衰变规律的发现等等是最具代表性的一批研究成果。

1897年，英国物理学家汤姆逊用实验证实了，阴极射线在电场和磁场作用下均可发生偏转，其偏转方式与带电负离子相同，这就证明了阴极射线是一种带负电粒子流。1898年，他进一步发现电子，并指出电子比原子更小，是一切化学原子的共同组分。汤姆逊还注意到，既然原子内部存在带负电荷的电子，而原子又呈现中性，那么其内部可能还存在带有正电荷的不明粒子。这为后来科学家发现带正电荷的质子和中性的中子，发现原子的蜕变现象打下了基础。

世纪之交，X射线以及随之而来的放射性与电子的发现，打破了人们的传统观念，冲击了原子不可分割的经典理论，为人们打开了一个新奇的微观世界，在科学界乃至哲学界都产生了重大的影响。实验上的新发现，促进了理论上的大发展。相对论和量子力学的诞生，使物理学发展到了一个新的高峰，列宁曾对当时的情况作了精辟的分析，他指出：“自然界中的一切界限，都是有条件的相对的，可变动的，它表示我们的智慧接近于认识物质：“现代物理是

在临产中，它正在生产辩证唯物主义。”世纪之交的这一时期是物理学发生大转折的时期，也是物理学史中非常重要的一个时期。