在19世纪末，大多数物理学家都认为：原子是构成物质的最小基本粒子，原子是不可分的、不可变的。
 
　　1897年，英国物理学家汤姆森（Joseph John Thomson 1856～1940）通过气体导电实验发现了电子。汤姆森明确提出：“原子不是不可分割的”，并进一步认为：既然原子内部存在带负电荷的电子，而原子又呈现中性，其内部就还应存在有带同样正电荷的不明粒子。他这一具有革命性的发现和观点，向传统的原子论提出了挑战。当时英国皇家学会主席、物理学家开尔文勋爵和俄国著名化学家、元素周期律的发现者门捷列夫等一批著名科学家都顽固地坚持传统观点，激烈地反对汤姆森。
 
　　但科学不相信权威，而只相信经过严格实验验证的事实。继承汤姆森之后，其他科学家也在实验中发现了电子，证明原子确实存在内部结构。汤姆森发现的电子，与X射线和放射性的发现并列为19世纪末的三大物理学发现之一，并由此揭开了20世纪初物理学革命的序幕。汤姆森也因此荣获了1906年诺贝尔物理学奖。
 
　　1903年，汤姆森的学生、年仅32岁的英国物理学家卢瑟福（Ernest Rutherford 1871～1937）通过放射线实验，发现原子内部确实存在不同性质的粒子。他提出：原子除了带负电的电子外，还存在着带正电的质子。这被后来的科学家们所证实。在此基础上，汤姆森提出一个类似果仁面包一样的原子结构模型──带正电的质子象果仁一样均匀地分布在原子内部，带负电的电子镶嵌其中。
 
　　卢瑟福并没有盲从老师的观点，他通过实验发现原子内部有一个质密的核，它集中了原子的大部分质量。他还提出了今天我们所熟悉的原子行星结构模型──原子核犹如太阳系中的太阳，而电子如同地球、火星等行星一样在各自的轨道上围绕着太阳运转。卢瑟福推翻了他的老师所提出的原子结构模型。
 
　　当卢瑟福建立了原子结构的行星模型之后，遇到了一个难解的谜──当电子围绕原子核旋转时，它在辐射电磁波的同时会因失去能量而坠落到原子核上，原子的结构也就崩溃了。由于卢瑟福还是根据传统理论来解释电子的运动规律，所以他无法解释这一矛盾。
 
　　1913年，卢瑟福的学生、丹麦物理学家玻尔（Niels Bohr 1885～1962）将诞生不久的量子理论运用到原子结构模型之中，提出：不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道；正常的电子在稳定的轨道上运转时既不辐射也不吸收能量；当电子从较高轨道落到较低轨道时才产生辐射。玻尔因此项成果荣获了1922年诺贝尔物理学奖。
 
　　玻尔发展了他的老师卢瑟福的理论，但他依然没有完全摆脱传统理论的影响。在他的理论中，时而运用新的理论方法，时而又运用传统的理论，这使他对于原子结构、粒子运动规律的解释还存在许多自相矛盾的地方。
 
　　1922年的夏天，就在荣获诺贝尔奖前几个月，已是世界著名科学家的玻尔到德国哥廷根大学作了一次学术报告。玻尔的报告刚刚结束，德国大学生海森堡（Werner Heisenberg 1901～1976）就站起来发言：“玻尔教授，您刚才说的我不能同意。”一个年仅20岁的年轻人竟向物理学权威发难！这令在场的许多著名学者都大吃一惊。
 
　　但玻尔并未因海森堡的唐突冒犯而不快，他反而对这个年轻人发现了自己理论中的薄弱环节而高兴，对海森堡的才识和勇气倍加赏识。会后，玻尔特意约海森堡一同到郊外散步，进行了一次推心置腹的交谈。后来海森堡回忆说：
 
　　玻尔与我在海因山覆盖森林的高地上散步时的那次谈话，是我记忆中关于原子物理学的第一次深入交谈。可以肯定的是，它决定性地确定了我以后的生涯。
 
　　海森堡后来应邀到玻尔创立和主持的哥本哈根大学理论物理研究所学习和工作了3年，二人成为忘年交，经常彻夜长谈。这段时间是海森堡学术上进步最快、成果最辉煌的时期，他先后提出了著名的“矩阵力学理论”和“测不准理论”。后人认为，这标志着现代量子力学的诞生，这是量子理论继量子论之后发展的另一个崭新阶段。海森堡也因此荣获了1932年诺贝尔物理学奖。
 
　　汤姆森、卢瑟福、玻尔、海森堡四代师生都诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科学上的“定论”，不迷信权威，向自己的恩师挑战，为科学的发展作出了重要贡献。在他们的身上闪烁着科学精神的光辉。
 

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