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放射性和原子的发现过程 很多时候科学的发现充满了偶然因素

发布于2020-05-25 03:50:35

在巴黎东南的一个小的实验室里,存有化学家玛丽-居里的笔记,一张不同寻常的纸。居里时第一位研究放射性的女性,难以置信的是,100多年后那张纸仍在释放出放射性粒子,那难以置信的纯粹的力量来自放射性物质释放出的能量,因为纸上仍沾有少量但具有强烈放射性的物质微粒,它是被玛丽-居里在1898年发现的,一种被称为镭的物质。

那是个激动人心的发现,因为一个主要的原因。虽然镭看起来像是一种不起眼的灰白色金属,但当时已知的所有科学法则都无法解释它。因为镭发出无形但强大的能量射线,这种射线能使密封的底片感光,并且能灼伤人体,有点像无线电波,这就是为什么居里称之为镭放射性,但是这种波比以前遇到的任何无线电波强大数百万倍。

而且,镭的内部似乎蕴涵着无穷无尽的能量储备,居里夫人计算过,一克镭蕴涵的能量比100吨煤还要多。

在世纪之交,法国的大众和传媒为镭神魂颠倒,而值得注意的是,尽管没有一个人对放射性有一丝了解,但每个人都认为它是有益和健康的。当镭最初被发现时,人们为它设立了各种各样千奇百怪的商业用途,比如镭沐浴产品,镭古龙香水,甚至还有镭剃刀!

无论大众是怎样了解它的,对于科学界来说,放射性几乎是最令人兴奋的东西,一代人中最聪明的头脑争着研究它,它是最有效的资源,镭的价格也飙升至每盎司数千英镑。

1919年,它更显露了它伟大的启示,一个将最终导致对原子世界的根本上理解的启示,这个启示是放射性允许人类去圆一个古老的梦,成为炼金师。

炼金术,是将普通金属变成金子的能力,它有将一种物质变成另外一种物质的魔力已经成为一个数世纪的谜团,它催生了巫术和魔法的奇妙故事,掌握炼金术的人无疑将拥有权力和财富,诱使许多伟大的科学家和思想家,比如伊萨克-牛顿等,他们都试图将某种元素变成其他元素,但全都失败了。

到了1919年,炼金术的秘密最终被解开了,不是在巫师的密室里,而是在曼切斯特大学物理系里,世界上第一个真正的炼金师是欧内斯特-卢瑟福,一个大嗓门,直率的新西兰人。

卢瑟福有着奇妙的直觉并且勇敢无畏地准备挑战传统智慧和炼金术,这需要卢瑟福追随他的直觉深入未知的领域。

发现几乎是偶然的。起初,卢瑟福的一个学生注意到,当放射性材料比如镭被放置进一个装有普通空气的密封容器,神奇的事发生了,少量氢气开始出现了。普通的空气中并不含氢,但是在放射面前,它却凭空出现了。

这问题出现的正好,作为一个实验物理学家,卢瑟福正处于能力的鼎盛期,他立刻投身于其中,他开始隔离开组成我们所呼吸空气的所有不同的气体,研究它们每一种在放射面前的表现。

卢瑟福发现,在强大的放射性面前,在我们呼吸的空气中占了近80%的氮气,转变成两种新物质,氧气和氢气,卢瑟福成功地将一种元素变成两种其他的元素,他成为了一个炼金师!

作为第一个炼金师,媒体向卢瑟福欢呼,但实际上一切才刚刚开始。炼金术展示给他的是物质的内部,不仅是原子,而是位于原子中心的陌生的物质,它那微小跳动的心,原子核!

在成就感的驱使下,卢瑟福和他在剑桥的同事们不仅得到一个关于原子是什么的粗略概念,而且他们还有一个对原子大小的构想。

卢瑟福也知道了原子有其结构,内部有亚原子世界,他描绘每个原子都像个微型的太阳系,在原子的中心,比原子本身小10万倍的物质,卢瑟福称之为原子核,围绕原子核运转的像行星一样的是电子!





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