????()????公元1898年12月31日，農(nóng)歷光緒二十四年十一月十九日，京師大學(xué)堂開學(xué)。╔?╗第一批原計(jì)劃招生500人，因?yàn)槲煨缱兎ㄊ。S多人都噤若寒蟬，所以招生工作進(jìn)行得并不順利，據(jù)之后一兩年的文獻(xiàn)記載，實(shí)際上仕學(xué)院學(xué)生27人，中學(xué)生151人，小學(xué)生17人，又附課學(xué)生43人，合仕學(xué)、中學(xué)、小學(xué)、附課生只有230余人。比崇實(shí)中學(xué)的學(xué)生多不了多少。但它卻是中國近現(xiàn)代第一所國立大學(xué)，是當(dāng)代北京大學(xué)、北京師范大學(xué)等著名學(xué)府的前身。

????在開學(xué)那一天，孫元起作為學(xué)校第一批教習(xí)，有幸隨著中文總教習(xí)許景澄、西文總教習(xí)丁韙良等參加典禮。之后，大學(xué)堂并沒有立即開課，畢竟各省選送的學(xué)生還沒有到齊，相關(guān)的準(zhǔn)備工作還在緩慢的進(jìn)行。不過這些都不是孫元起所關(guān)心的。孫元起給了老佟幾十兩銀子，囑咐他準(zhǔn)備好送給盧瑟福、thomas的禮物。剩余的錢，每日里買點(diǎn)食物送來。這段時(shí)間，孫元起一直躲在屋里寫稿子。

????那天，盧瑟福的建議確實(shí)打動(dòng)了他，回來權(quán)衡良久，決定先寫一本簡單的小冊子，交由盧瑟福帶至加拿大，看看能不能有結(jié)果。因?yàn)楸R瑟福打算1月6日動(dòng)身赴mcgill，以便趕上麥吉爾下學(xué)期的開學(xué)。所以，孫元起的時(shí)間就有些緊，只好每日呆在屋里寫文稿。

????小冊子的名字已經(jīng)擬好，就叫《從原子、原子結(jié)構(gòu)到元素、元素周期表、分子及化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)》。雖然名字都是與化學(xué)有關(guān)，其實(shí)核心還是原子物理學(xué)。事實(shí)上，在十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初，物理和化學(xué)并沒有太分開，比如作為物理學(xué)大牛的盧瑟福，在1908年因?qū)Ψ派浠瘜W(xué)的研究榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。再比如提出電離學(xué)說的瑞典天才阿倫尼烏斯，該獲物理學(xué)獎(jiǎng)還是化學(xué)獎(jiǎng)，也曾讓諾貝爾獎(jiǎng)評委們產(chǎn)生分歧。╔?╗在1901年首屆諾貝爾獎(jiǎng)評選時(shí)，他被提名物理學(xué)獎(jiǎng)，但最終落選。1902年，聲名鵲起的他又被提名化學(xué)獎(jiǎng)，但仍然落選?？勺鳛槲锢砘瘜W(xué)的創(chuàng)始人，阿倫尼烏斯的電離學(xué)說，在物理和化學(xué)兩個(gè)學(xué)科里都具有很重要的作用。無奈之下，化學(xué)委員會(huì)提出給他“一半物理獎(jiǎng)、一半化學(xué)獎(jiǎng)”，甚至又提出“他獲獎(jiǎng)問題延期至第二年”。最后，委員會(huì)還是把1903年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)給了他。

????1869年，俄國科學(xué)家門捷列夫（dmitrimendeleev）發(fā)現(xiàn)了元素周期律和元素周期表，他將當(dāng)時(shí)已知的63種元素依原子量大小并以表的形式排列，把有相似化學(xué)性質(zhì)的元素放在同一行，就是元素周期表的雛形。門捷列夫在排列元素周期表的過程中，又大膽指出，當(dāng)時(shí)一些公認(rèn)的原子量不準(zhǔn)確。如那時(shí)金的原子量公認(rèn)為169.2，按此在元素表中，金應(yīng)排在鋨、銥、鉑的前面，因?yàn)樗鼈儽还J(rèn)的原子量分別為198.6、196.7、196.7，而門捷列夫堅(jiān)定地認(rèn)為金應(yīng)排列在這三種元素的后面，原子量都應(yīng)重新測定。大家重測的結(jié)果，鋨為190.9、銥為193.1、鉑為195.2，而金是197.2。實(shí)踐證實(shí)了門捷列夫的論斷，也證明了周期律的正確性。

????在門捷列夫編制的周期表中，還留有很多空格，這些空格應(yīng)由尚未發(fā)現(xiàn)的元素來填滿。門捷列夫從理論上計(jì)算出這些尚未發(fā)現(xiàn)的元素的最重要性質(zhì)，斷定它們介于鄰近元素的性質(zhì)之間。例如，在鋅與砷之間的兩個(gè)空格中，他預(yù)言這兩個(gè)未知元素的性質(zhì)分別為類鋁和類硅。就在他預(yù)言后的四年，法國化學(xué)家布阿勃朗用光譜分析法，從門鋅礦中發(fā)現(xiàn)了鎵。實(shí)驗(yàn)證明，鎵的性質(zhì)非常象鋁，也就是門捷列夫預(yù)言的類鋁。鎵的發(fā)現(xiàn)，具有重大的意義，它充分說明元素周期律是自然界的一條客觀規(guī)律；為以后元素的研究，新元素的探索，新物資、新材料的尋找，提供了一個(gè)可遵循的規(guī)律。

????門捷列夫排列元素周期表是按照原子量大小來排列，并把相似化學(xué)性質(zhì)的元素放在同一列。╔?╗這些都是從元素的物理屬性（質(zhì)量）和化學(xué)屬性（化學(xué)性質(zhì)）來排布，并沒有揭露元素之間最本質(zhì)的差異。孫元起的論文就從這個(gè)角度著手。

????論文從孫元起前兩篇論文的結(jié)論寫起，認(rèn)為原子有原子核和核外電子層組成，因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，所以原子核里應(yīng)該有帶正電的其他粒子，它們非常小，卻擁有幾乎整個(gè)原子的質(zhì)量；它們結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，擁有的正電荷數(shù)和質(zhì)量幾乎不變；原子核所帶正電荷數(shù)，決定了該種原子屬于何種元素，而原子核所帶正電荷數(shù)也與原子核的質(zhì)量——即原子量——存在正關(guān)聯(lián)。

????因?yàn)閷O元起身邊并沒有實(shí)驗(yàn)器材，只好“設(shè)計(jì)”了1913年英國物理學(xué)家莫塞萊的實(shí)驗(yàn)：利用陰極射線撞擊金屬產(chǎn)生x射線。認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果“應(yīng)該”是金屬的原子序數(shù)越大，x射線的頻率就越高。因此可以從一個(gè)方面證明原子核的正電荷決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，原子序數(shù)在數(shù)量上等于原子核所帶的正電荷，進(jìn)而明確作為周期律的基礎(chǔ)不是原子量，而是原子序數(shù)。

????這是論文的第一部分，主要討論原子核與元素之間的關(guān)系。

????而論文的第二部分，孫元起則開始討論原子核外層的電子及其與元素化合物之間的關(guān)系。這些主要“剽竊”自物理學(xué)界另一位大牛尼爾斯·玻爾（nielshenrikdavidbohr）的研究成果。

????玻爾（1885—1962）是丹麥著名物理學(xué)家，家境良好。1903年進(jìn)入哥本哈根大數(shù)學(xué)與自然科學(xué)系讀書。1906年，還是大學(xué)生的玻爾就因?qū)λ谋砻鎻埩Φ某錾芯抗ぷ?，榮獲丹麥皇家科學(xué)院金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?。其后，?909年和1911年以金屬電子論方面的論文，分別獲得哥本哈根大學(xué)的科學(xué)碩士和哲學(xué)博士學(xué)位。╔?╗1911年赴英國劍橋大學(xué)，在j·j·湯姆遜的指導(dǎo)下，跟盧瑟福搞科研。1913年，寫出了《原子構(gòu)造和分子構(gòu)造》（1）（2）（3）三篇論文，提出了定態(tài)躍遷的原子模型，即著名的玻爾原子理論。1922年，因?qū)υ咏Y(jié)構(gòu)及原子輻射的研究而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)然，玻爾關(guān)于電子的“躍遷假設(shè)”論述，孫元起并不準(zhǔn)備在這個(gè)小冊子中講明——因?yàn)楝F(xiàn)在普朗克還沒有提出能量子假說，或許這是下一篇論文“剽竊”的對象——他只準(zhǔn)備說一些粗淺的，就像二十一世紀(jì)中學(xué)物理、化學(xué)課本中所敘述的那樣，只有這樣，才能吸引全世界科學(xué)家和科學(xué)愛好者的注意力。

????在這一部分中，主要是論述電子層的“定態(tài)假設(shè)”：原子核外層電子數(shù)應(yīng)該和原子核正電荷數(shù)相符合，但是他們?nèi)绾闻帕心?？“根?jù)”門捷列夫的元素周期表，可以“設(shè)想”第一層穩(wěn)態(tài)為2個(gè)電子，第二層為8個(gè)，第三層也是8個(gè)，第四、第五層則是18個(gè)……原子為了達(dá)到穩(wěn)態(tài)，會(huì)失去或捕獲電子。失去或捕獲電子能力的大小，決定元素的化學(xué)屬性。所謂分子，就是數(shù)種元素的原子按照一定方式排布，達(dá)到穩(wěn)態(tài)所形成的化合物。而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，也可據(jù)此原理來推衍，就是不同的離子組成更穩(wěn)定的化合物。其后，又并就化學(xué)反應(yīng)方程式、元素化合價(jià)等進(jìn)行討論和總結(jié)。

????阿倫尼烏斯在1883年開始創(chuàng)立電離學(xué)說，解釋溶液中的元素是如何被電解分離的現(xiàn)象。并在1884年以《電解質(zhì)的導(dǎo)電性研究》論文申請博士，但他宣讀完論文后，教授們“個(gè)個(gè)怒不可遏”，難以容忍這種“荒謬絕倫”甚至“純粹是空想”的理論。在同克萊夫“激烈辯論”后，他的論文被評為3級，需要再次答辯。后來，他的電離學(xué)說才漸漸被學(xué)界所接受，但其只解釋了這個(gè)現(xiàn)象，并不知道為什么會(huì)這樣。在孫元起的論文中，給出了最根本的解釋。╔?╗

????論文內(nèi)容在現(xiàn)代人看來，是非常淺顯的，因?yàn)檫@些已經(jīng)被寫入中學(xué)課本，被認(rèn)為是理所當(dāng)然的。但對于十九世紀(jì)末的科學(xué)界，卻不亞于是晴天霹靂，絕對有振聾發(fā)聵的效果。

????孫元起在寫的時(shí)候，主要精力是放在如何表述得明白卻又有理有據(jù)，又如何用英文表述。寫完之后，自我感覺是：它不像是科學(xué)論文，也不像科幻小說，更像是偵探筆錄。即便如此，孫元起已經(jīng)感覺非常滿意了。