想象一下，世界上所有的科学知识都消失了。地球绕太阳公转的理论，通过进化产生的生命多样性以及爱因斯坦的E = mc2所有这些都消失在空气中，在任何教科书、电脑或大脑中都没有留下任何痕迹。金宝搏app最新下载裸体科学家网站自毁，变成了一个顺势疗法论坛。
然而，在这个反乌托邦的噩梦中，你留下了一丝希望:你可以把一句话的科学信息传递给下一代。
你会怎么说?什么句子可以用最少的单词包含最多的科学信息?
这是诺贝尔奖得主、传奇物理学家理查德·费曼在1961年著名的“费曼物理学讲座”中所设想的情景。费曼提出这个荒谬而可怕的问题，是为了给读者更广泛地介绍物理和科学找到一个合适的起点。他是这样解决这个问题的:
“所有的东西都是由原子构成的，原子是一种不断运动的小粒子，当它们相距一小段距离时，它们会相互吸引，但当它们相互挤压时，它们会相互排斥。”
所以，忘掉进化论、板块构造论，甚至抗生素吧。就费曼而言，一切都是由原子组成的这一观点将是需要保存的最重要的科学概念。为什么这个观点比其他观点更重要?
早在古希腊，哲学家们就关心我们周围的世界到底是由什么构成的。他们的想法是，如果你能理解构成我们周围世界的基本要素，你就能理解这个世界到底是什么，以及它是如何形成的。
就像当时的许多文化一样，希腊哲学家们普遍认为一切都归结为几个“基本”元素:土、水、空气和火。但也有持其他观点的反叛者。一些哲学家，比如留基伯和他的学生德谟克利特，超前了他们的时代2500年，推断出一切实际上都是由他们称之为原子的小粒子组成的。
他们假设，原子是微小的、不可分割的积木，以各种不同的形式组成了我们每天遇到的物质。每一种已知的物质都有“金属”原子、“水”原子等等。原子这个名字来源于古希腊语，意思是“不可能切割的”，换句话说，原子永远不能被分成更小的东西。尽管细节与我们今天所看到的不同，但这是一个非常好的猜测，到20世纪初，这个想法终于再次被认真对待。
约翰·道尔顿(John Dalton)观察到，在化学反应中，元素的质量以特定的比例反应(这表明它们在某种程度上是离散的)。不久之后，罗伯特·布朗意识到，如果水是由无限小的、相互碰撞的粒子构成的，这就解释了花粉粒悬浮在水中时所观察到的不稳定运动。越来越多的证据支持原子的观点，这与古希腊人的设想大致相同，这就是道尔顿为他的推测粒子采用“原子”这个名字的原因。
然而，其中的一个想法在1917年得到了明显的体现。虽然世界上所有的普通物质都是由原子构成的，但不可分割的观念被推翻了。整整100年前，在曼彻斯特的一个实验室里，新西兰科学家欧内斯特·卢瑟福和他的团队完成了一件被认为是绝对不可能的事情:他们分裂了一个原子。
对于卢瑟福来说，这只是他对理解自然的众多贡献之一，他对颠覆已有的科学家的观点并不陌生。
他自己的导师J.J.汤普森(J.J. Thompson)此前曾将原子建模为一团带正电荷的带负电荷的粒子，这种粒子被称为“电子”，就像一块饼干面团里的巧克力片。这个想法源于汤普森自己对电子本质的发现，人们观察到电子会从加热的金属中喷射出来，他因此获得了诺贝尔奖。
总的来说，原子在电上是“中性的”，但已知含有电子，因此汤普森推断，原子中应该有一种分布的正电荷云来补偿电子的负电荷。这样，正电荷和负电荷就会相互抵消，留下零净电荷，因为世界上大多数物体都是电中性的。
在他位于曼彻斯特的实验室里，卢瑟福指导两位物理学家——吉格和他的学生马斯登——研究这种带正电的“曲奇面团”的性质。如果原子中的正电荷真的是一团柔软的、分布的云，那么它就不太可能对坚硬的抛射物产生太大的阻力;如果你用子弹打穿曲奇面团，它就无法抵抗。
手头的抛射物是以α粒子的形式出现的，α粒子是一种微小的带正电的粒子，从镭等放射源释放出来。在卢瑟福的监督下，吉格和马斯登用这些α粒子轰击一张薄薄的金箔，并测量它们的运动方向，以确定当它们遇到金原子时会发生什么，这一过程被称为“散射”。
起初，检查散射粒子的位置只是卢瑟福建议盖格为他的学生马斯登做的一项练习。主要目的是测量α粒子的散射可能有助于他们建立一个更好的“盖革”计数器，这是卢瑟福和盖革开发的一种设备，可以更有效地探测α粒子。
在汤普森的模型下，α粒子的散射不会特别剧烈，粒子只会偏离最初的轨道几度。卢瑟福漫不经心地建议他们寻找大角度的偏转，即α粒子的方向发生剧烈变化的事件。
这个看似毫无结果的任务导致了20世纪最令人震惊的科学发现之一。
α粒子不仅发生了大角度的偏转，而且它们中的一小部分遇到了密度很大的东西，它直接把它们送回了原来的地方。当盖革告诉卢瑟福马斯登观察到的消息时，他后来这样描述:
“这是我一生中发生的最不可思议的事情。这几乎就像你向一张薄纸发射了一枚15英寸的炮弹，它又回来了，击中了你一样令人难以置信。”
换句话说，正电荷完全不像曲奇饼。相反，原子内部必须有更小的东西，集中了所有的正电荷，挤成一个球，排斥α粒子，让它们回到原来的方向(因为正电荷排斥其他正电荷)。原子中心这一小团带正电的物质被称为原子核。
与汤普森的模型不同，卢瑟福提出的新原子模型认为，除了一个带正电的小原子核和一些带负电的电子围绕它旋转外，原子几乎是完全空的。如果一个原子有足球场那么大，那么原子核就有豌豆那么大，在中心位置，电子在看台上旋转。
这和我们今天用来观察原子的图像大致相同，但在1917年，人们对这个神秘原子核的性质知之甚少。为了探索它的秘密，卢瑟福的团队用更多的α粒子轰击空气中的氮原子，这是一系列新实验的一部分，旨在了解原子中的原子核。即使在第一次世界大战的灾难中，卢瑟福也发现了一些非凡的东西。
带正电的粒子，甚至比α粒子还小，正从氮原子核中喷射出来。卢瑟福观察到这些新粒子的运动距离比α粒子的运动距离远得多，由此提出它们实际上与最轻的元素氢原子的原子核相同。
由于这个新出现的东西带有尽可能小的正电荷单位，而且似乎来自原子核，他认为这是一个独立的东西，并将其命名为质子。在此过程中，他建立了第一个已知的原子核结构，就像原子的原子。
今天我们知道原子中的质子数决定了它是什么元素。例如，氢的原子核中有一个质子，氦有两个，锂有三个，等等。通过从原子中除去一个质子，卢瑟福和他的团队实际上已经将氮转化为氧，从某种意义上说，他们成为了第一批炼金术士。此外，通过用α粒子将质子从氮核上切下来，他的团队也是第一个故意分裂原子的团队。
这足以巩固卢瑟福第三次作为杰出科学家的声誉，但他的好奇心永不满足，还有另一个谜要解开。
虽然现在所有的电荷都可以用带正电的质子和带负电的电子来解释，但即使这两者结合起来也不能解释它们组成的原子的测量质量。必须有别的东西存在才能解释原子核中的所有物质。
1920年，卢瑟福在一次演讲中宣布，他认为原子核中除了质子之外，还含有质子的同类——中子。中子的质量与质子相同，但与质子不同的是，中子不带电荷，这使得它们很难被发现。
人们开始寻找这个难以捉摸的中子。为了确定中子的存在，他们和同事查德威克一起进行了十年来越来越疯狂的实验。滑溜的中子躲过了所有的探测迹象，直到1932年，查德威克终于在短短三周内进行了突破性的实验，毫无疑问地确定了它的存在。
有了这最后的补充，原子的全貌就呈现出来了。21年前才被发现的原子核，现在可以用质子和中子聚集在一起形成一个小球来解释。当时，原子只是一个原子核，原子核周围环绕着一定数量的电子。
从20世纪初开始，对原子究竟是什么几乎一无所知，了解它的所有基本组成部分是一项艰巨的任务。卢瑟福在这方面发挥了先锋作用，他帮助我们确定了原子的结构，并向我们展示了原子内部有一个由更小的粒子组成的丰富的内部世界。
现在很容易理解为什么费曼如此珍视“原子事实”。仅仅从中子、质子和电子这三种简单的组成元素，你就可以创造出日常世界中构成普通物体的任何元素。
今年，我们庆祝卢瑟福事业中最重要的里程碑之一——原子分裂的百年诞辰。通过这样做，我们纪念这个人和他的发现，他把我们带入了核时代，并为我们发展对世界和其中一切事物的理解奠定了基础。
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