19世纪末，科学界发生了一场革命，这场革命揭开了物质世界的神秘面纱。

故事的主角是英国物理学家约瑟夫·汤姆森，他在剑桥大学的卡文迪许实验室里进行了一系列划时代的实验。汤姆森对阴极射线的本质充满好奇，这些神秘的射线从电管的阴极发出，穿过真空，撞击到管壁，产生绿色的荧光。他推测，这些射线可能是由带电粒子组成的流，而这些粒子比任何已知的原子都要小。

汤姆森设计了一系列精巧的实验，他在阴极射线的路径中放置了电场和磁场，并观察射线如何偏转。通过这些观察，他计算出了这些粒子的质量与电荷的比值，这个比值远远小于任何已知原子的质量。这个发现震惊了科学界，因为它意味着原子并非不可分割的最小单元，而是由更小的粒子组成的。

汤姆森的发现引发了一场科学革命，他提出了一个新的原子模型，这个模型中，原子由带负电的电子和充满正电荷的“汤”组成。

这个模型被称为“李子布丁模型”，因为它类似于英国的一种甜点，其中的李子象征着散布在正电荷“布丁”中的电子。

自此之后，电子成了科学界公认的构成物质世界的基本粒子之一，它们与原子核共同构成了原子，进而组成了我们周围的一切。但你有没有想过，这些电子的质量究竟有多小？如果把地球上所有的电子放在一起，它们的总质量又会是多少呢？

首先，让我们来理解一个科学概念——“荷质比”。这个比值描述了带电粒子的电荷量与其质量的关系。对于电子来说，这是一个恒定的数值，科学家们可以通过精密的实验来计算它。

电子在磁场中的运动轨迹会因为磁力的作用而发生偏转，这个过程中，电子的速度、偏转半径和磁场强度之间的关系，为我们提供了计算电子“荷质比”的必要数据。

知道了“荷质比”后，我们只需测量电子的电荷量，就能得出电子的质量。而电子的电荷量，是通过著名的“密立根油滴实验”来测量的。

1909年，美国芝加哥大学的瑞尔森物理实验室内，罗伯特·密立根和他的学生哈维·福莱柴尔共同进行了一项精密的实验。他们的目标是测量一个至关重要的物理常数——电子的电荷量。

实验的核心是一个看似简单的装置：两块平行的金属板，形成一个均匀的电场。在这个电场中，密立根精心观察了带电的油滴。

密立根使用了一种特殊的油，这种油的蒸气压很低，以减少由于照明而产生的蒸发。他通过一个精细的喷雾器将油滴喷入两块金属板之间。这些油滴在喷射过程中因摩擦而带电。然后，他调整电场的强度，使得油滴在重力和电场力的作用下悬浮或缓慢移动。

通过仔细测量油滴在电场中的行为，密立根能够计算出油滴所带的电荷量。他发现，无论他观察多少油滴，它们所带的电荷总是一个基本电荷量( e )的整数倍。这个发现证实了电荷的量子化——电荷不是连续的，而是以一定的最小单位存在。

密立根油滴实验的成功，不仅为电子电荷量提供了第一个精通过这种方式，科学家们能够测量出带电油滴的电荷量，进而推算出电子的电荷。经过一系列复杂的计算，科学家们发现电子的质量大约为9.109×10−31千克。

这个数字可能难以直观理解，但让我们用一个比喻来形象化它：如果我们将一粒质量为1克的花生米缩小到电子的质量，那么按照相同的比例，整个地球的质量将只有大约5.4克。

尽管电子的质量极小，但在地球上，它们的数量却是惊人的。为了估算地球上所有电子的总质量，我们可以参考元素及其同位素的质子和中子数分布图。对于原子序数较小的元素，质子和中子的数量几乎是一比一的关系。而地球主要由铁、氧、硅、镁等元素构成，它们的原子序数都相对较小。

考虑到地球上其他元素的存在，我们可以将中子和质子的比例估算为51比49。由于地球的电离度极低，我们可以认为地球整体上是电中性的，即电子数量与质子数量大致相等。

根据这些估算，我们可以得出地球质量中大约51%由中子构成，剩下的49%则由质子和电子共同构成。质子的质量约为1.6726×10−27千克，大约是电子质量的1836倍。这意味着在剩下的49%质量中，电子的质量大约占了1837分之一。

由此我们可以推算出地球上所有电子的总质量相当于159亿亿吨。作为对比，地球表面的水量大约有130亿亿吨。这个估算虽然只是一个大致的数字，但它足以让我们对电子的质量和数量有一个直观的认识。

看来电子的质量远比我们想象中要大的多，虽然我们的肉眼无法观测电子，但它们在宇宙中仍然扮演着重要的角色。科学的魅力就在于此——它让我们能够窥探那些肉眼无法看见的奇妙世界。

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