原子，没有最小，只有更小，甚至可以总结人类知道的所有知识( 二 ) _宇宙知识

原子和原子世界是如此之小，以至于科学家不得不另寻理论来解决原子世界的问题，于是，量子力学诞生了。根据19世纪奥地利理论物理学家欧文-薛定谔和英国物理学家马克斯-博恩的说法，电子的位置和速度是无法同时测定的，不过， “电子的存在范围”却可以推算。他们认为，在该范围中， 1个电子可以同时存在于无数个场所。这样的观点也许很不容易理解，不过却能解释各式各样的实验结果。

1924年，瑞士籍奥地利裔理论物理学家泡利主张：能出现在某一“能够存在范围”的电子最多只有2个，换言之，相同形状的电子云最多只能有2个。以氧原子为例， 8个电子中，具有相同形状电子云的电子每2个1组，共有4组。铀原子电子云的种类数高达48个。不过，由于电子云会在相同的场所重叠，因此就整体来看，好像一个非常大的球状云。这就是泡利主张的“电子的自旋方向朝上和朝下者成对存在”的“泡利不相容原理” 。
此后，科学家开始研究不同大小的原子的性质，以寻求其内在规律。以氢为例，它具有易燃、可与氧结合生成水的化学性质。而在元素周期表中与氢相邻的氦，却不像氢那么容易燃烧，也不会爆炸，因此，氦气常用作使气球上浮的气体。科学家研究发现，元素的化学性质是由电子数决定的，特别是受位于最外层的电子数目的影响。因此，在元素周期表上，最外层电子数相同的元素会排在同一族。
1917年，卢瑟福又有了重大的发现。他以α粒子撞击氮原子，发现从氮原子核中飞出未知粒子。该粒子带有与1个电子相当分量的正电荷，卢瑟福将之命名为“质子”，并认为原子核就是质子的集合，原子之所以呈现电中性，是因为质子数和电子数一样。因此，质子数也被称为“原子序数” 。

但在事实面前，这一理论的矛盾很快就暴露出来了，解决该矛盾的是20世纪英国的原子物理学家詹姆士.查德威克。 1930年，查德威克在以α粒子撞击铍的薄膜和石蜡时，发现了一种身份不明的“电中性粒子” 。查德威克计算了该粒子的速度和质量，得知该粒子的质量大致与质子相等。随后，该粒子被命名为“中子” 。中子是继电子、质子之后被发现的、构成原子的第三个成员。查德威克还进一步指出，原子核由质子和中子构成，这两种粒子合称“核子” 。
原子核由质子和中子构成，质子数决定原子的种类，中子数则影响原子质量，质子和中子的数目总和被称为“质量数”，表示该原子的大致质量。因此，即使同样是氢，也有较轻和较重的氢。事实上，所有的元素都拥有这种原子序数相同但中子数目不同的原子，即同位素。第一个发现同位素的科学家是19世纪英国的物理化学家弗雷德里克·索迪。
在查德威克发现中子两年后的1934年，日本的物理学家汤川秀树预言有一种可以让原子核的组成分子结合在一起而不四散的力——核力。核力像黏胶一样作用于质子与中子、质子与质子、中子与中子之间，尤其是质子与中子之间的强大吸引力，将核子组合成原子核。因此，质量大的原子核分裂时会产生巨大能量；质量小的原子核彼此融合（即聚变）时也会产生庞大能量。但要产生核聚变并非易事，一般需要超高温、高压等条件。核分裂就是使原子弹爆炸的原理，而核聚变的例子就是太阳。

原子，没有最小，只有更小，甚至可以总结人类知道的所有知识( 二 )

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