在往昔，大头电视和大头显示器颇为常见，然而对于许多00后而言，它们却显得极为陌生。为何这类设备有着硕大的 “头部”？原因在于其内部存在一个关键部件 —— 电子显像管，其尺寸决定了设备整体的外形。简单来说，电子显像管的工作原理是发射电子，电子撞击荧光屏从而显示出图像 。尽管如今这类设备已鲜少露面，但在当年它可是风靡全球。
回溯到1855年法国第二届世博会，一件展品吸引了众人的目光。这件商品周身缠着漆包线，上面标注着 “感应线圈”，能够将低压直流电转换为几千伏的高压电，落款显示它是由巴黎工程师鲁姆科夫于1851年发明。鲁姆科夫的感应线圈让人们大为惊叹，它居然具备变电功能。
这一发明让物理学家们欣喜若狂，要知道在实验室中进行高压电相关实验时，以往需要串联大量电池，而如今这个感应线圈的出现，完美解决了这一难题，无论价格多高，大家都觉得非买不可。鲁姆科夫线圈通电时会噼里啪啦地打出火花，在此次世博会上赚足了眼球，并迅速在世界各地流行开来。
德国人盖斯勒对这种电火花产生了浓厚兴趣。为了深入研究，他想出了一个办法：将线圈的正负极用两根铂丝导线连接出来，在中间加装一个玻璃管，如此一来，火花便能在玻璃管内产生，便于观察和开展各类实验。
他尝试将玻璃管抽成真空状态，观察其中的变化。结果发现，当玻璃管内的气体变得极为稀薄时，残留的气体竟然会发光。盖斯勒将这一现象命名为 “低压气体放电管”。实际上，这便是如今日光灯、霓虹灯以及电视显像管的雏形。后来人们为了纪念盖斯勒，将这种管子称为 “盖斯勒管”。
之后，物理学家进一步发现，当盖斯勒管内的气压进一步降低时，气体不再发光，然而在阳极一侧的玻璃上却出现了一块明显的荧光，就好像有一束肉眼看不见的光线从阴极射出，打在玻璃上后被人察觉。但如果这是光，为何中间那段看不见呢？于是人们将这种未知的射线命名为 “阴极射线”，而改良后的盖斯勒管也被称作 “阴极射线管”。但阴极射线究竟是什么？在当时引发了激烈的争论。
英国人认为阴极射线应该是带电粒子。当时人们认知中最小的粒子是原子，所以推测可能是带电原子。而德国人大多认为它是类似于紫外线的电磁波，毕竟在当时，人们普遍认为电磁波是波，并非粒子。
代表人物赫兹通过实验发现，给阴极射线施加一个小磁场，它会发生偏转；但施加一个小电场时，它却不发生偏转。我们知道，带电粒子在磁场和电场中都会发生偏转，基于此，赫兹断定阴极射线肯定不是带电粒子，或许是某种未知的物质。
德国人莱纳德同样对阴极射线展开了研究，他的想法别具一格。他在阴极射线管阳极一侧的玻璃管上开了一个小口，并用很薄很薄的铝箔替换。结果发现，阴极射线能够穿透铝箔。莱纳德据此认为，如果阴极射线是粒子，碰到铝箔理应反弹回来，只有射线才能够穿透过去。于是德国学界断定，阴极射线即便不是射线，也肯定不是粒子。莱纳德还因在阴极射线管研究方面的贡献，荣获了1905年的诺贝尔物理学奖 。
而在英国，克鲁克斯是主要的代表人物。他指出，阴极射线在磁场下能够发生偏转，这一现象足以证明它不是电磁波，毕竟电磁波不带电，就如同将一束光置于磁场下，光不会发生偏转一样。克鲁克斯还进行了一个有趣的实验，他将一个小风车放置在玻璃管内，当阴极射线照射到小风车时，风车竟然转动了起来。他向众人展示并解释道，电磁波不可能具备如此高的能量，所以阴极射线必定是带电粒子。并且通过观察其在磁场下的偏转方向，还能判断出它是带负电的粒子。就这样，英国和德国的科学家们为此争论不休。而这场意义非凡的争论，最终由一位天才终结。
1895年，约瑟夫・约翰・汤姆逊很快发现了问题的关键所在。他指出，阴极射线在电场下不发生偏转，是因为受到了稀薄气体导电性的影响，说白了，就是阴极射线管内的气体没有抽干净，真空度不够。虽说这个原因看似简单，但实际操作起来却困难重重。当时的真空泵技术有限，无法达到实验所需的真空标准。于是汤姆逊耗费了大量时间对真空泵进行改良。终于在1897年，他成功让人们看到了阴极射线在电场中也能发生偏转。这一实验结果确凿无疑地表明，阴极射线就是带负电的粒子束。
然而，新的问题接踵而至。既然证明了阴极射线是带电粒子，那它究竟是什么粒子呢？是分子还是原子？在当时，人们只知道这两种粒子。汤姆逊立刻依据实验数据进行测算，试图通过计算粒子的质量，来判断它与已知粒子的相似度。当时人们所知最轻的原子是氢原子，经过测算，令人惊讶的是，这种神秘带电粒子的质量约为氢原子的两千分之一。基于此，汤姆逊大胆猜测，长期以来人们认为原子是不可再分的最小单元这一结论并不正确，因为他发现了比原子更小的粒子。这也就很好地解释了阴极射线为何能够穿透铝箔，正是因为这种粒子极其微小。
后来人们将这种带电粒子命名为 “电子”。电子究竟有多小呢？其直径仅为头发丝的一千亿分之一。电子是人类历史上发现的第一个基本粒子，至少就目前的认知而言，它不可再分。汤姆逊也因这一重大发现，荣获了1906年的诺贝尔物理学奖。
约瑟夫・约翰・汤姆逊
自此，人类认识世界的方式翻开了崭新的一页。
【文本来源@科普中国的视频内容】
