在初中的物理課本上有這么一個問題，“如果一塊碎玻璃一直無限平均的分成兩塊可以實現(xiàn)嗎？”按照數(shù)學(xué)理論來講二分之一的N次方，當(dāng)然可以實現(xiàn)，按照物理學(xué)思維來講，最小的單位是分子或原子。當(dāng)我們學(xué)過化學(xué)后就知道原子的組成部分是原子核（中子和質(zhì)子）和電子，也知道現(xiàn)在已知的最小單位是夸克。但您知道是誰第一個打破原子是最小單位概念的嗎？就是約瑟夫·約翰·湯姆遜，他發(fā)現(xiàn)了比原子更小單位——電子的存在。

在不同的時代，人們對電子在原子中的存在方式有過各種不同的推測。1858年，德國的蓋斯勒制成了低壓氣體放電管。1859年，德國的普呂克爾利用蓋斯勒管進(jìn)行放電實驗時看到了正對著陰極的玻璃管壁上產(chǎn)生出綠色的輝光。1876年，德國的戈爾茲坦提出，玻璃壁上的輝光是由陰極產(chǎn)生的某種射線所引起的，他把這種射線命名為陰極射線。陰極射線是由什么組成的？十九世紀(jì)末時，有的科學(xué)家說它是電磁波；有的科學(xué)家說它是由帶電的原子所組成；有的則說是由帶陰電的微粒組成，眾說紛紜，一時得不出公認(rèn)的結(jié)論。英法的科學(xué)家和德國的科學(xué)家們對于陰極射線本質(zhì)的爭論，竟延續(xù)了二十多年。最后到1897年，湯姆遜的出色實驗結(jié)果面前，才得以大白。

湯姆遜在1897年得出結(jié)論：這些“射線”不是以太波，而是帶負(fù)電的物質(zhì)粒子。但他反問自己：“這些粒子是什么呢？它們是原子還是分子，還是處在更細(xì)的平衡狀態(tài)中的物質(zhì)？”這需要作更精細(xì)的實驗。當(dāng)時還不知道比原子更小的東西，因此湯姆遜假定這是一種被電離的原子，即帶負(fù)電的“離子”。他要測量出這種“離子”的質(zhì)量來，為此，他設(shè)計了一系列既簡單又巧妙的實驗。湯姆遜測得的結(jié)果肯定地證實了陰極射線是由電子組成的，人類首次用實驗證實了一種“基本粒子”——電子的存在?！半娮印边@一名稱是由物理學(xué)家斯通尼在1891年采用的，原意是定出的一個電的基本單位的名稱，后來這一詞被應(yīng)用來表示湯姆遜發(fā)現(xiàn)的“微粒”。自從發(fā)現(xiàn)電子以后，湯姆遜就成為國際上知名的物理學(xué)者。在這之前，一般都認(rèn)為原子是“不能分割的”的東西，湯姆遜的實驗指出，原子是由許多部分組成的，這個實驗標(biāo)志著科學(xué)的一個新時代。人們稱他是“一位最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”。

約瑟夫·約翰·湯姆遜，1856年12月18日生于英國曼徹斯特，父親是一個專印大學(xué)課本的商人，由于職業(yè)的關(guān)系，他父親結(jié)識了曼徹斯特大學(xué)的一些教授。湯姆遜從小就受到學(xué)者的影響，學(xué)習(xí)很認(rèn)真，十四歲便進(jìn)入了曼徹斯特大學(xué)。在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，他受到了教授的精心指導(dǎo)，加上他自己的刻苦鉆研，學(xué)業(yè)提高很快。

1876年，即二十一歲時，他被保送進(jìn)了劍橋大學(xué)三一學(xué)院深造，1880年他參加了劍橋大學(xué)的學(xué)位考試，以第二名的優(yōu)異成績?nèi)〉脤W(xué)位，隨后被選為三一學(xué)院學(xué)員，兩年后又被任命為大學(xué)講師。他在數(shù)物理學(xué)方面具有很高修養(yǎng)。發(fā)表了《論渦旋環(huán)的運(yùn)動》和《論動力學(xué)在物理學(xué)和化學(xué)中的應(yīng)用》論文。1884年，28歲的湯姆遜在瑞利的推薦下，擔(dān)任了卡文迪許實驗室物理學(xué)教授。1897年湯姆遜在研究稀薄氣體放電的實驗中，證明了電子的存在，測定了電子的荷質(zhì)比，轟動了整個物理學(xué)界。

1905年，他被任命為英國皇家學(xué)院的教授；1906年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎；1916年任皇家學(xué)會主席。1919年被選為科學(xué)院外籍委員會首腦。他并沒有因此而停步不前，仍一如既往，兢兢業(yè)業(yè)，繼續(xù)攀登科學(xué)的高峰。湯姆遜既是一位理論物理學(xué)家，又是一位實驗物理學(xué)家，他一生所做過的實驗，是無法計算的。正是通過反復(fù)的實驗，他測定了電子的荷質(zhì)比，發(fā)現(xiàn)了電子；又在實驗中，創(chuàng)造了把質(zhì)量不同的原子分離開來的方法，為后人發(fā)現(xiàn)同位素，提供了有效的方法。湯姆遜在擔(dān)任卡文迪許實驗物理教授及實驗室主任的34年間，著手更新實驗室，引進(jìn)新的教授法，創(chuàng)立了一個極為成功的研究學(xué)派。接二連三的新發(fā)現(xiàn)像潮水般地從卡文迪許實驗室涌出：電子云霧室就是成就中的一部分。該實驗室培養(yǎng)了眾多的人才。盧瑟福，C．T．R．威爾遜(C．T．R．Wilson），R．J．斯特拉特(R．J．Strutt），F(xiàn)．W．阿斯頓(F．W．Aston），G．I．泰勒(G．I．Taylor），以及兒子G．P．湯姆遜(G．P．Thomson），都是湯姆遜的學(xué)生，他們都成了著名的科學(xué)家。在他的學(xué)生中，有九位獲得了諾貝爾獎金。

湯姆遜對自己的學(xué)生要求非常嚴(yán)格，他要求學(xué)生在開始做研究之前，必須學(xué)好所需要的實驗技術(shù)。進(jìn)行研究所用的儀器全要自己動手制作。他認(rèn)為大學(xué)應(yīng)是培養(yǎng)會思考、有獨(dú)立工作能力的人才的場所，不是用“現(xiàn)成的機(jī)器”投影造成出“死的成品”的工廠。因此，他堅持不讓學(xué)生使用現(xiàn)成的儀器，他要求學(xué)生不僅是實驗的觀察者，更是做實驗的創(chuàng)造者。湯姆遜的著作很多，如《電與磁的現(xiàn)代研究》、《電與磁數(shù)學(xué)基本理論》等。在他成名之后，好多國家邀他去講學(xué)，但他從不輕易應(yīng)允。如美國著名的普林斯頓大學(xué)曾幾度請他去講學(xué)，最后他才答應(yīng)去講六個小時。他講授的內(nèi)容相當(dāng)重要，對核物理有一定的價值。這足以說明他治學(xué)十分嚴(yán)謹(jǐn)，不講則已，講則要有新的創(chuàng)見。

電子的發(fā)現(xiàn)，按當(dāng)時實際情況來說是重要的。但是，它卻被發(fā)生在1895年底的另一項偉大的發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)沖淡了。1895年11月8日，德國物理學(xué)家威廉·康拉德·倫琴宣布發(fā)現(xiàn)了“一種新的射線”，并表演了他的射線所能做的事情而使世界感到震驚。這就是X射線，為開創(chuàng)醫(yī)療影像技術(shù)鋪平了道路，1901年倫琴被授予首次諾貝爾物理學(xué)獎。1940年8月30日，湯姆遜逝世于劍橋，終年84歲。他的骨灰被安葬在西敏寺的中央，與牛頓、達(dá)爾文、開爾文等偉大科學(xué)家的骨灰安放在一起。