《打开原子世界的大门》首日封邮集——第2框

2.3.电子的发现：电报的发明：无线电通讯指的是不用电线就可传输信息的电子传播工具，由意大利的马可尼和俄国的波波夫发明。无线电报的发明，是人类利用电磁波的第一个巨大成就，电子学从此开始了一个研究和利用电磁波的极其兴旺的时期。俄国著名物理学家波波夫，是无线电通信的奠基人之一，电磁波研究的先驱。意大利无线电工程师伽利尔摩·马可尼，用电磁波进行无线电通讯实验，获得成功。1909 年他与布劳恩一起获得诺贝尔物理学奖，被称作“无线电之父”。
2.3. Discovery of the Electron & Invention of the Telegraph: Radio communication refers to electronic communication tools that transmit information without wires, invented by the Italian Guglielmo Marconi and the Russian Alexander Popov. The invention of the wireless telegraph marked humanity's first major achievement in utilizing electromagnetic waves, ushering in an extremely prosperous era of research and application of electromagnetic waves in electronics. The renowned Russian physicist Alexander Popov was one of the pioneers in establishing radio communication and a trailblazer in the study of electromagnetic waves. The Italian radio engineer Guglielmo Marconi successfully conducted experiments in wireless communication using electromagnetic waves. In 1909, he, along with Karl Ferdinand Braun, received the Nobel Prize in Physics and is known as the "Father of Radio."

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2.3 电子的发现：电灯的发明：电灯泡是人类文明的重要象征，它为我们的生活带来了光明和便利。在电灯泡的背后，它揭示了电子的奥秘，还开启了电子时代的大门。十九世纪中期， 电和电磁学的应用日益广泛， 人们对电的研究更加深入。 被誉为 “现代科技之父”的美国伟大发明家爱迪生，就是电灯的发明者之一。爱迪生发明的电灯，露出了电子的蛛丝马迹。但他当时并不明白它的原理，没有深入地研究它，使得他与电子擦肩而过。

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2.3 电子的发现：原子可分：电的广泛应用，使科学家们对其研究不断深入，导致 1897 年汤姆逊电子的发现，最先敲开了通向基本粒子物理学的大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，动摇了原子不可分的观念。汤姆逊效应不仅证明了原子具有内部结构，而且揭开了物质微观性质和宏观性质之间联系的新视角。荷兰理论物理学家亨德里克·安东·洛伦兹是经典电子论的创立者。 获1902年诺贝尔奖。1897 年 英 国 物 理 学家约瑟夫· 约翰· 汤姆逊，在研究稀薄气体放电的实验中，证明了电子的存在。 1906年获诺贝尔物理学奖。

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2.3 电子的发现：电子技术：电子的应用，开辟了电子技术的新时代。无线电的广泛使用以及人们对于大功率发射机和高灵敏度电子管接收机技能的熟练掌握，使广播逐渐变成了现实。电视是 20 世纪最伟大、最重要的发明之一，它的发展历程象征着显示技术发展的里程碑。无线电广播是以无线电波为传输广播节目载体的广播方式。电视广播是应用电子技术，将图像及其伴音在电视接收机中重现的一种广播。

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2.4 相对论的产生：狭义相对论：1905 年，爱因斯坦发表了 4 篇论文，建立了狭义相对论。质能关系式的提出，揭示了物质内部潜在着巨大的能量，预示了原子能时代的必然到来。从而打开了微观世界的大门。1905 年，爱因斯坦提出光子假设、成功解释了光电效应，同年创立狭义相对论。创建狭义相对论是爱因斯坦伟大的贡献之一。根据狭义相对论导出了著名的质能等当关系式 E＝mc²。这个方程对于原子弹的研究是关键性的。

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2.4 相对论的产生：广义相对论：牛顿的引力理论无法在狭义相对论的框架体系下改写，这直接导致爱因斯坦扩展其狭义相对论，而得到了广义相对论。爱因斯坦在 1915 年左右发表的一系列论文中给出了广义相对论最初的形式。提出在重力场下时间会过得更慢，换句话说就是比起在宇宙空间里，时钟在地球上走的更慢。德国柏林近郊波茨坦的科学院内，有一座天文观测台，是用来验
证广义相对论。现代宇宙学所使用的物理框架是广义相对论。

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3 攀登量子阶梯：3.1 量子的诞生：新的疑惑：从量子论到量子力学的阶梯是打开原子大门的必由之路。科学家们对热辐射的研究，导致 1859 年基尔霍夫（德）提出绝对黑体。普遍的热辐射现象引起了科学家们的注意。基尔霍夫辐射定律，在一定温度下， 黑体必然是辐射本领最大的物体。

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3.1 量子的诞生：传统束缚：19 世纪末，许多人都认为物理很完善了，然而物理学的地基发生了问题，好像就要在一场地震中坍塌。传统的观念已经不够用了。于是产生了量子理论。19 世纪的最后一天， 英国著名物理学家威廉.汤姆生说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。1879年斯特藩( 德 )从实验总结出， 黑体辐射总能量与温度的四次方成正比。

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3.2 光子的引进：光电效应：光电效应首先由德国物理学家海因里希·赫兹于 1887 年发现，对发展量子理论及提出波粒二象性的设想起到了根本性的作用。 菲利普·莱纳德用实验发现了光电效应的重要规律。 阿尔伯特·爱因斯坦则提出了正确的理论机制。赫兹通过一系列实验，研究了紫外光对火花放电的影响，发现了光电效应，即在光的照射下物体会释放出电子的现象。这一发现，后来成了爱因斯坦建立光量子理论的基础。若以光的波动性为主，则出现一个问题，对黑体辐射的研究却无法用电磁理论去解释。为此，普朗克提出频率为 的光(电磁波)，只能以量子的整数倍出现。这个概念的提出可谓前无古人，后无来者。

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3.2 光子的引进：光电效应：光电现象正确的解释由爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。1905 年，爱因斯坦对于光电效应给出解释。他将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。爱因斯坦主张， 光的能量并非均匀分布，而是负载于离散的光量子， 而光子的能量和其所组成的光的频率有关。 这个突破性的理论不但能够解释光电效应， 也推动了量子力学的诞生。

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