我們之前在課本學過，J. J. 湯姆森 (Joseph John Thomson) 用陰極射線管發現了電子。不過陰極射線管並非湯姆森所發明，那麼，這個關鍵儀器是怎麼誕生的？這得從玻璃工匠蓋斯勒 (Heinrich Geißler) 說起。
將玻璃棒加熱至麥芽糖般的柔軟膏狀，再吹製成各種造型的吹玻璃工藝很早就有了，而這門近乎藝術的手工業往往也都是由家族成員世代相傳。1814年出生於德國中部一個小鎮的蓋斯勒，便是因此自小就參與家中的吹製玻璃工作。
隨著近代化學逐漸蓬勃發展，越來越多的化學實驗需要特製的玻璃器具，蓋斯勒18歲開始便代表父親至各地出差，承接各大學實驗室的客製化訂單。1852年，蓋斯勒到波昂 (Bonn) 為波昂大學承製實驗器材，決定在此定居下來，並在兩年後開設自己的工坊。
1857年，波昂大學的物理教授普呂克 (Julius Plücker) 問蓋斯勒能否做出更接近真空的玻璃管。原來法拉第在1838年曾做過一項實驗，他在玻璃管兩端置入金屬片，分別做為陰極與陽極，再將管內的氣體抽出，然後通上高壓電，結果出現一道明亮的光弧橫跨兩極之間，不過靠近陰極處卻是暗的（後來便稱為「法拉第暗區」）
沒有人可以解釋這奇特現象，而受限於當時的真空技術，也沒辦法做更進一步的實驗，只能就此不了了之。如今事隔近二十年後，普呂克見到蓋斯勒高超的玻璃工藝，讓他燃起破解氣體放電的希望。蓋斯勒不負所望，利用托里切利（Evangelista Torricelli）水銀真空的原理，開發出真空幫浦，不但讓玻璃管內的氣體只剩千分之一大氣壓，還可注入不同氣體。
圖片來源：筆者於2023年10月12日攝於德意志博物館
普呂克用這些真空程度甚於以往三百倍的「蓋斯勒管」進行實驗，結果通電後出現的不再是一道光弧，而是泛著柔和的輝光。普呂克發現不同氣體會產生不同顏色的光，後來的人便利用這個特點將蓋斯勒管改成五顏六色的霓虹燈管。此外德國化學家本生 (Robert Bunsen) 和克希荷夫 (Gustav Kirchhoff) 於1859年發表光譜分析的論文後，普呂克和弟子希托夫（Johann Hittorf）也利用蓋斯勒管來觀測不同氣體的譜線，比用火焰燃燒還穩定。
普呂克還發現磁鐵會使輝光偏折，代表它會受到磁場影響。希托夫受此啟發，等到蓋斯勒的真空幫浦改良至可使真空程度小於萬分之一大氣壓，以及產生更高電壓的設備問世後，於1869年繼續進行實驗。他在玻璃管中間放置金屬片，結果輝光被阻隔在陰極與金屬片之間，而且金屬片的影子投射在陽極那端的玻璃上，代表輝光是由陰極射向陽極，而且是以直線行進；希托夫還特地用L型的蓋斯勒管加以證實。幾年之後，大家便都以「陰極射線」稱之。
希托夫雖然仍無法解釋陰極射線如何產生，至少已掀開了神祕面紗的一角，再來將由英國的物理學家克魯克斯（William Crookes）接棒探索。克魯克斯這個人相當特別，他不但篤信幽靈的存在，還積極參與降靈會，下一篇就來講他的故事。
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