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《
奇妙量子世界：人人都能看懂的量子科学漫画》和《进阶的量子世界：人人都能看懂的量子科学漫画
》
。
要庆祝2025年国际量子科学与技术年，那就不能不回顾电流载体的奥秘如何被最终揭示——从而为量子时代奠定基础。
很难想象一个没有电子的世界
。没有电子，就不会有电视、广播、互联网；不会有智能手机、电脑、电力；更不用说化学物质、食物、生命，乃至原子。
当然，电子自始至终就大量存在。自宇宙大爆炸的最初瞬间起，它们便遍布于整个宇宙的每一个角落。然而，
尽管电子无处不在，人类对它们的认识却一直到20世纪才得以初步深入
。此前，对于静电与电流这些奇异现象的成因，人们仅掌握最模糊的线索。
对这些线索的追寻持续了数百年。但一旦“猎物”被捕获、身份确定，电子便赋予了现代科技以魔力，并催生了全新的科学领域。
正是电子将科学家们引入那野性而奇异的量子力学世界——这一领域至今恰逢百年纪念
。对电子行为及其量子能力的认识，以古人难以想象的方式改造了整个人类文明。
古希腊哲学家确实对物质相互作用中隐藏的奥秘有所感知。众所周知，
琥珀经丝绸或兽皮摩擦后能够吸引轻小物体——这便是我们今天所称的静电现象
。活跃于公元前600年前后的米利都学派（Miletus）创始人泰勒斯（Thales）甚至推测，
琥珀的这种“魔力”与磁铁矿对铁的吸引之间可能有着某种共通之处
。
古代人发现，摩擦琥珀后，它能够吸引小而轻的物体，如图中飘落的纸屑。但这种力量——
静电
——的原理在千百年间依旧扑朔迷离。
自古至中世纪，相关研究进展甚微。然而，16世纪末在英格兰，伊丽莎白（Elizabeth）女王的医生威廉·吉尔伯特（William Gilbert）注意到，
经丝绸摩擦的玻璃棒同样获得了与琥珀相似的吸引力
。吉尔伯特称这些棒为“
电体
”或“
带电体
”，其名来自希腊语 elektron（意为“琥珀”）。
18世纪中叶，本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）对电学奥秘展开了更深入的探索。他因证明闪电是一种电现象而闻名，同时提出了许多基础概念，并为后世电学研究奠定了术语基础。
“
他将‘加’与‘减’、‘正’与‘负’、‘电荷’以及‘电池’等技术术语引入电学科学论述中
。”科学史家 I.B.科恩（I.B. Cohen）如此评价。
富兰克林坚信存在一种独立于其他物质的“
电流体
”（electrical fluid）——或称“
电火
”（electrical fire）。例如，用手摩擦玻璃，并不会“创造”电火；而是在摩擦过程中，手中原有的少量“电火”被转移到了玻璃上。换言之，
玻璃因而带有富兰克林所称的“正电荷”，而丝绸因失去电火而呈现“负电荷”
。
玻璃所获得的电火，原来不过是电子而已
。（可惜后来的术语约定把电子定义为带负电荷，但这并非富兰克林之过。）
富兰克林推测，他所称的电火或电流体“由极其精微的粒子组成”，能够“轻易渗透普通物质”。对于任何怀疑电火穿透生物体能力的人，富兰克林则指出：“从一个通电的大玻璃罐受到的电击……大概能说服他。”
图片来源：SCIENCE HISTORY IMAGES / ALAMY STOCK PHOTO
在18世纪，
本杰明·富兰克林通过一系列电学实验推断出某种“电流体”能够在物体间转移
——后来人们发现，这种“电流体”正是电子。
19世纪，电学研究蓬勃发展，
人们最终揭示了电与磁之间的相互关系
，并由此衍生出能够实现
无线电、电视和 Wi-Fi 的电磁波
。但富兰克林所说的“电火”本质依然蒙尘。
一个关键进展是发现
装有低压气体的玻璃管能够导电
。
当电池的导线接到管两端的封闭电极时，负极会放射出绿色光芒
。因负极被称为“阴极”，这种绿色光遂被命名为“
阴极射线
”。
英国物理学家威廉·克鲁克斯（William Crookes）的实验表明，阴极射线沿直线传播，仿佛一种光。然而，他又发现
磁场能够偏转射线路径，排除了它们是光的可能性
。此后，欧洲顶尖物理学家围绕阴极射线究竟是波还是粒子展开激烈论战。
19世纪末，阴极射线之争与两个电学核心问题相交织：
电荷是否具有基本单位？若有，是否存在一种比原子更为基本的粒子来承载该单位电荷？
