自从1789年法国化学家拉瓦锡（Lavoisier）定义了原子一词后，人类一直在努力探索它结构的秘密。所有人都在好奇着，这种单一的粒子是怎么组成了世间万物？原子实在是太小了，以至于人类永远没有办法真正看见它们，但是，无数科学家在这个问题上前仆后继着，用各种精巧的实验作为支撑，不断揭开了神秘原子的面纱。而其中最突出的，莫过于英国物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）。

21岁的卢瑟福（维基百科）

年轻的卢瑟福在著名的卡文迪许实验室里发现了γ射线、α射线和β射线，并研究出了它们各自的特性。1908年，他因为发现这三种射线获得了诺贝尔化学奖（卢瑟福本人对此也非常意外，他还风趣地说：“我竟然摇身一变，变成一位化学家了。”），后来就一直专门研究α射线中的α粒子。

1910年，卢瑟福交给两位学生一个课题，让他们用α粒子去轰击金箔，利用荧光屏来记录那些穿过了金箔的α粒子。这个实验被称为“金箔轰击实验”，就是这个实验，让卢瑟福得到了关于原子结构模型的灵感。他大胆地提出：原子就像一个太阳系，带正电的原子核就像太阳，而带负电的电子就像是绕着太阳转的行星。这就是著名的原子核式模型。

卢瑟福的这个构想具有划时代的意义，它引导了原子结构的正确方向，然而，它并不是完美的，这个模型之中甚至存在着尖锐的问题：卢瑟福描述的原子不断地辐射着能量，但假如真的是这样，原子不可能稳定存在。

后起之秀、丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）曾经在卡文迪许实验室学习，和卢瑟福有了密切的合作交流机会，1912年，他考察了金属中的电子运动，意识到经典物理理论在微观现象方面的缺陷，并于1913年写出了《论原子构造和分子构造》的长篇论著，创造性地将量子学说和卢瑟福的原子核式模型结合了起来，成为了他自己的“玻尔模型”，成功地结识了氢原子和类氢原子的结构和特质。1922年，玻尔因对原子结构理论的贡献获得了诺贝尔奖。可以说，玻尔是一个集大成者，他的理论以全新的观念阐明了微观世界的基本规律，为人类的原子时代奠定了基础。

玻尔（网络图）

1938年9月，居里夫人的女儿伊雷娜·居里（lrene Curie）应用放射化学方法分析中子轰击铀的产物时，发现了一个半衰期为3.5小时的放射性新元素。她的实验结果立即引起了德国科学家奥托·哈恩（Otto Hahn）的注意。1938年12月17日，他模仿着用一种慢中子来轰击铀核时，竟出人意料地发生了一种异乎寻常的情况：反应不仅迅速强烈，释放出很高的能量，而且铀核分裂成为一些原子序数小得多的、更轻的物质成分。哈恩一时无法解释这种新发现就是裂变，他甚至怀疑这又是一次失败。

奥托·哈恩（网络图）

为此，他请教了自己的实验搭档、奥地利女科学家莉泽·迈特纳（Lise Meitner）。迈特纳对实验发现的现象进行了正确解释，第一个提出这种现象为“核裂变”的物理学概念，并计算出了裂变所释放出来的巨大能量。后来，她又用实验验证了这个“核裂变”。1939年1月，他们两人经过仔细而又深入的讨论后，完成了关于解释“铀核裂变”现象的论文，并在英国《自然》杂志发表了题为《中子导致的铀裂体：一种新的核反应》的论文。

哈恩和迈特纳在实验室（网络图）

这篇论文引用了玻尔的核理论， 1939年1月初，迈特纳联系上了玻尔，告诉他，实验结果和玻尔理论设想的完全一致，铀在分裂时能放出大量的能量。据说玻尔知道迈特纳的实验结果之后，敲着自己的脑袋感叹道：“哦，这真是神奇！”1939年1月27日，在美国春季物理学讨论会上，玻尔对挤满房间的观众宣布了哈恩的实验，并描述了迈特纳的物理学解释。玻尔所奉献的信息制造了一阵骚动，这阵骚动很快演变为一片轰动。据说一些急性子的物理学家当即匆忙离席，赶在第一时间验证德国人的实验发现和奥地利人的理论解释，没过几小时便在美国人的实验室得确认。接着，美国科学家费米（Fermi）推测：如果铀核裂变后放出一个以上中子，这些中子又能引起临近铀核的裂变，如此持续下去，就形成了所谓的“链式反应”，并会在瞬间释放出巨大的能力。链式反应，这就是核能的工作原理。根据这一理论，当裂变一直进行下去时，巨大的能量就将爆发。如果制成炸弹，它理论上的爆炸力是TNT炸药的2000万倍！

费米（网络图）

后来，哈恩又经过多次试验验证，终于肯定了这种反应就是铀235的裂变。原子核裂变的意义，关键是在中子打破重核的过程中，同时释放出巨大的能量。“铀核裂变”这一重大发现，使原子能应用变为现实，为人类开辟了新能源。

由于1938年正处于战争时期，这个“铀核裂变”首先对人类社会进程最直接的影响就是建造了原子武器和原子能电站。1942年，费米领导着小组在芝加哥大学建成了世界上第一座可控制的原子反应堆，从此，世界进入了原子能时代。1954年，苏联建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站。这个核电站被称为第一核电站，它的建造在当时是最高的机密，即使是工地的建筑工人也不知道自己到底咋建造些什么。1954年6月27日，俄语广播电台播报的一则新闻震惊了全世界，它宣称奥布灵斯克核电站每日可以发电5000千瓦，并已经开始为农业生产项目提供电力供应。这是人类和平利用原子能的成功典范。

奥布灵斯克核电站鸟瞰图（网络图）

核电站的原理其实很简单：利用核反应堆中核裂变所释放出的热量进行发现，和火力发电极其相似。而且，它所需要的燃料体积比火力电厂少多了。举个例子，想要产生同样多的电力，核电站每年要使用80吨核燃料，而火力发电站则需要515万吨，如果使用天然气，那也需要143万吨。随着人类科技技术的发展，相信核电站的使用会变得更加安全、广泛。

现代核电站（网络图）

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