隐身人显形记

忙碌了一天的卡文迪许实验室，在下班后变得空寂无人。柔和的月光穿过窗户照在形状古怪的瓶瓶罐罐上，又反射回来。沐浴在月色中的奇形怪状的仪器拖着长长的影子，仿佛是从太空来的怪物。

门慢慢推开了，有个身材修长，蓄着两撇八字胡的人走进来，他以轻快的步子走到一张实验桌前面，扭亮一盏小台灯，然后迅速地把窗帘拉上，让一点光线也透不出去。

在实验台上，放着一个很大的阴极射线管。接通电源以后，发出淡淡的蓝绿色光。这是一种真空度很高的阴极射线管。因此要在非常黑暗的环境下才能看到管中的微弱闪光。在微弱的闪光中，人们发现了许多东西，包括 X 射线。但是，阴极射线本身是什么还是一个未知数。物理学家一天不知道事物的本质，就一天不得安宁。

这个孤寂的实验者名字叫汤姆逊。做过麦克斯韦的学生，在物理学史上常称他为 J·J·汤姆逊。汤姆逊出生在一个富裕的书商家里，但是汤姆逊的父亲原来可不是那么富有。父亲在幼年时因家境贫困靠卖报糊口，后来在曼彻斯特市的大街上摆书摊。经过奋斗，成为一名专印大学课本的著名书商。他从自己的经历中深知没有知识的苦衷，因此，对于儿子汤姆逊的教育十分关心。从小就为小汤姆逊聘请了家庭教师指导他的学业。

小汤姆逊父亲的朋友中有许多是学者、教授。当这些教授到他家做客的时候，他总是静静地听着大人们之间艰深而又有趣的谈话，他一有功夫就跑到欧文学院去玩耍和听课。在这浓厚的学术气氛的影响下。小汤姆逊从小就打下了坚实的学习基础。14 岁便进了曼彻斯特大学。

但是，不久老汤姆逊去世了。家境开始困难，幸运的是小汤姆逊获得了在欧文学院继续学习的助学金。在那里他受到一些杰出的科学家的影响。1876 年进剑桥大学学习，仍享有助学金。毕业时，他的数学成绩名列全班第二名。早期汤姆逊研究数学，由于出色的工作，27 岁时被选为皇家物理学会会员，刚满 28 岁又出人意料地被选为卡文迪许实验室的物理教授，接替诺贝尔奖金获得者瑞利教授的职务，进入人人向往的卡文迪许实验室。

对科学无限热忱是汤姆逊的特有的工作风格，他一心扑在工作上，甚至忘记自己的婚事。吉德勋爵的女儿露丝是汤姆逊剑桥大学的同学，早已深深地爱上他。而汤姆逊却没有觉察，直到露丝自己提笔向他求爱。但汤姆逊说。要等到他获得亚当斯物理学奖时再结婚。

1890 年元旦，汤姆逊终于实现了自己的诺言，荣获亚当斯物理奖。已经

34 岁的汤姆逊和始终不渝地等了她多年的露丝小姐结为百年之好。连国王、王后也赶来祝贺，一时传为佳话。

前面我们说过，科学界虽然通过阴极射线管发现了 X 射线，但是对于阴极射线本身是什么物质，仍然疑惑不解，争论不休。一派观点认为是带负电的粒子，因为物理学家瓦尔利发现阴极射线在磁铁的作用下能改变前进的方向；另一派观点是赫兹和他的学生，他们认为这淡淡的闪光是电磁波。赫兹曾在阴极射线管内的两侧上加上了两个电极。他检验，如果是带负电的粒子的射线，射线在电力的作用下应该偏向正电极，但是赫兹没有观察到这种偏转。因此，他认为这射线是不带电的电磁波，像光一样在电场中不偏转。

汤姆逊比较同意阴极射线是一束带负电的粒子流的观点，为了证明这一

点，就应该找到为什么电场对这束负电粒子流不产生作用的原因。他仔细地分析了赫兹做实验的阴极射线管：赫兹在玻璃管里放了一对电极，上极板通上正电，下极板通以负电。如果阴极射线是带负电的粒子，通过这两块极板时，因为受到正电的吸引和负电的排斥应该向上偏转。可是为什么不偏转呢？多少个不眠之夜过去了，在静静的实验室里，汤姆逊盯着那淡蓝色的光

束思考着。忽然，他想出来问题的症结所在。让我们引用他的原话，他说： “在进行赫兹实验时，起初我也和他一样获得了不偏转的结果，但后来的实验表明，不产生偏转是由于稀薄气体的导电性的影响。”这话似乎有些费解，简单说，就是由于阴极射线管中残存的气体的导电性，不断地把正负电极板上的电荷中和掉了，当然不会对阴极射线产生偏转作用了。

聪明和细心是汤姆逊成功的保证，在他设计的实验中，证明了阴极射线不仅在磁场中偏转，而且在电场中也能偏转，从而确定了射线确实是带负电的粒子。下一步，就是要测定这种带负电粒子所带的电量和质量。这是一件非常细致的工作。他细心地调整电流的强度，仔细地测量偏转角度，还要慢慢调整作用在射线上的磁力和电力⋯⋯通过耐心的实验，他测出了射线粒子也就是电子的质量，竟是当时已知的最小的氢原子的 1/1837。可想而知，测出这样小的质量，该有多么不容易，要经过多少夜晚和不眠之夜。

这个惊人的发现引起了物理界的震动。从泰勒斯到本世纪初电学的发展经历了一千多年，人们终于知道了电是什么！

一件事情一旦掌握了它的本质，就会产生应用上的飞跃。1906 年 6 月 26 日是一个值得记念的日子，这一天德福雷斯特向全世界宣告，他发明了“空中帝国的王冠”——真空三极管，德福雷斯特在弗来明发明的真空二极管的基础上，增加了一个能控制电子束的第三极——栅极，使三极管具有放大电信号的作用，这是一项划时代的发明，从此电报、电话、无线电通讯就像插上了翅膀，再也不怕路途遥远、信号衰减、长途电话，越洋无线电通讯从此迅速地发展起来。

1950 年肖克莱等人又发明并制出了实用的晶体管，使电子器件向小型化

发展，这是电子工业的又一次革命。在晶体管发明 30 年后，人们又发明了集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路，在一块米粒大的芯片上可以容下十几万个晶体管，电子工业的发展是任何人所预料不到的。如今在我们的国民经济中形成了一个巨大的电子行业，工业、农业以及日常生活中的每一件事都离不开电子。

是谁开启了这个神话般的电子时代的呢？

当然我们不会忘记曾在那寂静的实验室里工作的汤姆逊，在 20 世纪开始的第六个年头上，汤姆逊就获得了诺贝尔奖。他在物理学方面既是杰出的理论家又是伟大的实践家，他不仅有聪明的头脑，还有一双灵巧的双手。另外，他还是一个十分严肃认真的人。汤姆逊成名以后，许多国家争相邀请他去讲学，他从不轻易应允。如美国普林斯顿大学曾几度恳请他前去，他只答应讲 6 个小时。他的每一次演讲都会有新的理论、新的观点，甚至创导一门新的学科出现。

汤姆逊领导卡文迪许实验室 30 多年，在此期间，他的助手中有七位先后获诺贝尔奖。