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第二章

德国卡尔·本茨取得世界上第一辆汽车的专利权

卡尔·本茨生于德国西部的卡尔斯鲁厄,在卡尔斯鲁厄读小学直至从工业专科学校毕业。

1864年,卡尔·本茨从学校毕业后,进入卡尔斯鲁厄机械工厂。1866年又进入福尔兹海姆的文基塞尔蒸汽机公司。1871年,由里特尔投资,利用本茨的技术建立了建筑五金工厂。但—心想制造发动机的本茨与里特尔意见不合,决定离开该厂专心研究煤气发动机。

1877年当他得知奥托四冲程发动机的专利已获批准之后,便转换到二冲程固定式发动机研究,并于1878年完成了第1号试制样机。1879年,他制造完成可付诸实用的发动机。1882年,又取得了蓄电池点火方式与调速器的专利。1882年,他移居曼海姆,创建了曼海姆煤气机公司。1883年,他被延聘到洛兹与埃斯林格尔公司,并把该公司改组成奔驰·曼海姆煤气机公司。1884年,奥托四冲程发动机的专利中止。1886年,很快又取得了磁点火式四冲程煤气机的专利。1885年,本茨在比利时的安特卫普世界博览会上展示了该发动机,并获得好评。自此,他满怀信心,对汽油机进行改装,开始制造汽车。

1885年秋天,本茨在曼海姆工厂内成功地进行了实车试验。三轮汽车专利于1886年1月29日取得,标志着世界上第一辆汽油发动机汽车的诞生。在100年以后的1986年,梅赛德斯·奔驰汽车公司举行了100周年纪念活动,邀请世界各地工程技术人员会聚一堂,欢庆百年盛典。

美国发射第一颗人造地球卫星

1958年1月30日,由美国陆军导弹顾问冯布莱恩设计的“丘比特—C”火箭将美国的第一颗人造地球卫星“探险者1号”送上了轨道?这是苏美两个超级大国展开空间竞赛,美国在苏联之后苦苦追赶的结果。

早在1957年的10月4日,前苏联就成功地发射了人类有史以来的第一颗人造卫星。这一消息一传到美国,举国上下为之震惊。社会各界纷纷指责政府的无能和失策,新闻传媒掀起了一场声讨美国政府的空间技术政策的运动,政界则是一片慌乱。美国的航天技术基础本来比苏联雄厚,但战后政府认为自己拥有核武器,又有高速飞机,无须大力发展空间技术。虽然后来调整了政策,但为时已晚,让苏联占了先。

正当美国人乱成一锅粥,政府要员到处演讲,声称很快就能在空间技术上赶上苏联时,苏联则在成功发射第一颗人造卫星后两个月,又成功发射了第二颗人造卫星。这一颗卫星不但比前一颗重了许多(第一颗重886千克,第二颗重达500千克),而且在上面还装上了一只名叫“莱伊卡”的小狗。这让美国人更加恐慌。艾森豪威尔总统立即制定了一系列的计划,成立了各种专门委员会和机构,集中人力物力加紧研制人造卫星。但由于急于求成,在12月上旬由美国海军试发射的一颗卫星,仅上升了2米就爆炸了。

美国发射成功的第一颗人造卫星,虽然只有83千克,远比不上前苏联的第一颗卫星,但美国能在如此短的时间内就突击将卫星送上了天,充分表明其所拥有的技术基础是雄厚的。在进入20世纪60年代后的空间竞赛中,美国能够后来居上,率先登陆月球,这绝非偶然。

麦克斯韦《电磁理论》出版

电磁理论的集大成者是英国伟大的科学家麦克斯韦。量子论创立者普朗克称赞他道:“他的名字镌刻在经典物理学的门扉上,永放光芒。从出生地来说他属于爱丁堡;从个性来说他属于剑桥大学;从功绩来说他属于全世界。”

1873年2月1日麦克斯韦《电磁理论》出版,这部巨著标志着经典电磁学理论体系的形成。书中,麦克斯韦系统地总结了人类在19世纪中叶前后,对电磁现象的研究成果。从库仑定律的发现到麦克斯韦方程组的建立做了全面系统的阐述,并且进一步证明了方程组的解是惟一的,从而向人们展示了方程组是能够完整而充分地反映电磁场的运动规律的。他指出:电磁场是物质实体的一种状态,而这种物质实体就是以太,它充满整个空间。这部著作的地位足以与牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》相比肩。和擅长实验的法拉第不同,麦克斯韦擅长理论概括数学方法。他的科学实践再次证明,在自然科学的研究中,数学方法作为一种不可缺少的认识手段,特别是理论思维的一种有效形式,具有重要意义。它为科学研究提供了简洁精确的形式化语言、数量分析和计算的方法,以及推理手段和抽象能力。

爱因斯坦在纪念麦克斯韦诞生100周年的文章中写道:“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来,物理学的公理基础的最伟大的变革,是同法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字永远联在一起的。这次革命的最大部分出自麦克斯韦。”现代美国物理学家费曼则说:“从人类历史的漫长远景来看,即使过一万年后回头来看,毫无疑问,在19世纪中发生的最有意义事件,将判定是麦克斯韦对电磁定律的发现。”

前苏联“月球9号”

探测器实现软着陆航天技术的发展,为人类探索宇宙提供了先进手段和良好条件。在这之前,宇宙空间广袤深邃,难以窥测真实面貌。

1966年1月31日前苏联发射了“月球9号”。这个探测器经过79个小时的飞行之后,在月球风暴洋中软着陆,传回了月球局部地区的第一批岩石和土壤照片27张。软着陆的方法,一般是在接近月球时开始逆喷火箭(火箭向运动方向喷气),逐渐减小探测器的运行速度,然后慢慢地降落在预定地点。

1966年2月3日前苏联的“月球9号”探测器实现了人类历史上第一次月球软着陆。当飞船降落到距月球表面还有5米时,位于飞船顶部的卵形仪器舱脱落,弹到月面上,经跳跃、滚动后实现软着陆。待完全静止后,其沉重的底座可使其保持直立状态,四片花瓣状护板张开,像四个支架一样支撑仪器舱。仪器舱内的摄像机和天线露出,将图像发往地球。“月球9号”的卵形仪器舱质量为100千克,直径58厘米,工作寿命为4天。不足之处是一旦打开就不能再关闭,更不能移动到新的地点进行考察。前苏联科学家也没有对它进行改进。

“月球9号”探测器不愧为人类登月的卓越探险者。它证明了月球表面是坚实的,登月飞船在月球上降落不会深陷下去,宇航员踏到月球表面上不需要穿特别的雪鞋,从而扫除了人类登月的许多疑虑,打通了人类登月的天路。宇宙探索之路尽管还很漫长,但随着航天技术的进步,宇宙奥秘将会一一被解开。

世界上首次成功预报

取得明显减灾实效的地震1975年2月4日,辽宁省海城、营口地区发生了73级强烈地震。由于地震工作者的成功预报,我国在防震减灾方面第一次取得了世界最佳效果,被世界科技界称为“地震科学史上的奇迹”。

海城市地处辽东半岛北部,隔渤海湾与山东半岛遥遥相望。从地质发育上看,远在1000多万年以前,这两个半岛还是一个整体陆地。由于渤海湾地区受北东向和北西向的沉降作用,导致今日略呈斜十字形的渤海轮廓。地势自北向南缓倾,海拔为20~50米。这是北东向的汕燕沟—营口断裂、海城—金州断裂和鸭绿江断裂等长期活动对地貌控制的结果。

1975年1月中旬,辽阳、本溪、鞍山、大连等地大量井水和动物出现了异常情况。有关部门对辽宁的情况进行了认真研究,指出辽东半岛的营口至金州一带和丹东地区上半年可能发生5~6级地震,是1975年全国重点监视区之一。1975年1月15日,海城地区发生一些小震。该地地震观测站密切监视各种仪器变化,并加强与各种群众测报网点的联系,掌握了大量的观测数据和各种前兆。2月3日早晨,土地电突变,地倾斜倾向东南。晚上该站又接到果树一场“震次频繁、听到响声”,以及毛祁葫芦峪“震动感觉明显”的报告。根据上述情况,他们推测震级将升高,震中范围将扩大。2月3日晚向上级作了可能有大震发生的预报。2月4日10时30分,辽宁省委向全省电话通报,相继又向鞍山、营口两市发出了具体防震批示,及时采取了有力的防震措施,使地震灾害大大减轻,除房屋建筑和其他工程结构遭受到不同程度的破坏和损失外,地震时大多数人都撤离了房屋,人员伤亡极大地减少。

薜定谔——现代生物学革命的先驱

薛足谔,奥地利理论物理学家,波动力学创始人和量子力学的奠基人之一。科学统一的信念使他从物理学角度对生命现象进行了深入思考。

1943年2月5日,薛定谔在爱尔兰都柏林三—学院开始了题为“生命是什么”的系列通俗讲座。1944年,他把讲稿整理成一本不到100页的小册子《生命是什么——活细胞的物理学观》。书中提出用物理学、化学的理论方法研究生物学。

薛定谔率先将物理学理论应用到生物学中:以热力学和量子力学理论解释生命的本质:以“非周期性晶体”、“负熵”、“遗传密码”、“量子跃迁式突变”等概念说明有机体物质结构、生命的维持和延续、遗传和变异等现象。他还预言生命科学将面临重大突破,研究深度将进入分子水平。继而,他主张从分子水平探索遗传机制和生命本质。他认为,生命的本质存在于信息中,生命将它“印”在分子上,分子一定有某种复制信息的方法。从中他引申出许多新课题,如,遗传信息如何编码,如何在传递中保持稳定等。此书的思想性决定了它的前瞻性,它直接启发了DNA“双螺旋结构模型”和基因调控的操纵子学说的提出以及后来对遗传密码的解读。这本被誉为“唤起生物学革命的小册子”使薛定谔成为20世纪下半叶分子生物学革命的先驱。

薛定谔开辟了物理学与生物学互补的新途径,促成了生物学从强调整体到重视具体机制,从强调生命与非生命的差别到强调二者统一的重大转折。日本遗传学家近藤原平说:“给予生物学界以革命契机的是一本叫做《生命是什么》的小册子。它所起的作用正像《黑奴吁天录》这本书成为奴隶解放的南北战争的契机一样。”

世界上第一次未系安全带的太空行走

1984年2月7日,美国宇航员麦坎德利斯和斯图尔特从“挑战者”号航天飞机上先后走出舱,完成了世界上第一次未系安全带的太空行走。

太空行走是宇航员离开地面进入太空以后从一处到另一处的行动。广义的太空行走包括三种情况:一是在载人航天器密封舱中的行走;二是在舱外宇宙空间中的行走;三是在其他天体如月球上的行走。通常所说的太空行走,专指宇航员在舱外浩瀚宇宙中的行走。这种太空行走,比人们在地面上的行走困难得多。从长远看,人类要征服太空其他天体,总要走出载人航天器身临其境。因此,太空行走仍是空间事业发展的必然要求。

自20世纪60年代以来,宇航员已成功地进行了100多次太空行走。第一次是1965年3月18日,由前苏联“上升”2号宇宙飞船上的宇航员列昂诺夫完成的。他在太空行走了24分钟。接着美国宇航员怀特于同年6月5日从“双子星座”4号飞船出舱作了太空行走,历时20分钟。这两名宇航员开创了太空行走的先河。他们都身系安全带,犹如婴儿的脐带,以防离开母体飞船后在太空中走失。已进行的太空行走绝大多数是系着安全带的。

麦坎德利斯和斯图尔特先后实现了世界上第一次未系安全带的太空行走。麦坎德利斯第一个出去,最远离开航天飞机7米,在太空呆了90分钟后,回到了货舱。斯图尔特出舱时,在短时间内,手腕上曾系着安全带,但他很快就把安全带解开了,开始离开航天飞机。他走到离航天飞机92米的距离,65分钟后回舱。他们以每小时285万千米的速度在距离地面2万千米高的轨道上围绕地球飞行,又无安全带,故被称为人体卫星。

孟德尔宣读《植物杂交试验》论文

“种瓜得瓜,种豆得豆”。这句妇孺皆知的谚语道出了一门现代科学——遗传学的核心思想。

现代遗传学的产生有两个来源,即对植物杂交的观察试验和关于变异现象的进化论观点。达尔文把对遗传问题的探讨,看作是研究亲代的种种性状是如何在外界条件的影响下直接传到子代去的;孟德尔则认识到,至关重要的是理解使遗传性状代代恒定的机制。

孟德尔1854年开始用34个豌豆株系进行试验,并采用了前人无可比拟的精细的统计方法和试验方法。当然他也借鉴了其他人的工作成果。1865年2月8日,孟德尔在布尔诺学会宣读了他的论文——《植物杂交试验》。在文中他通过遗传学分析法,确立了两个重要现象:第一,性状由遗传因子所决定,不是由自下而上条件所决定,双亲通过性细胞把遗传因子传给后代,不是直接把性状传给后代;第二,隐性性状保存在杂交后代中,并没有消灭。他提出遗传因子(即基因)的概念,并阐明了根据豌豆杂交试验所得出的遗传学两个基本定律,即“性状分离定律”和“独立分配定律”,后称“孟德尔定律”。但他的成果没有得到应有的承认。直到20世纪初,才被几位科学家重新发现,并加以证实和扩充。在此基础上,现代遗传学迅速发展为精确的实验科学。

“孟德尔定律”被证明除了可应用于植物外,也可应用于动物。人们用这种方法来指导育种也收到很大成效,既可以设法把符合需要的特性集中到一个新品种内,又可以把有害倾向淘汰掉。

孟德尔的“因子”是什么?它们是在什么地方,什么时候发生分离和重组的?他留给后世的遗传之谜深深吸引着无数科学家为之探索。

马寅初提出《新人口论》

马寅初(1882~1982),浙江嵊县人,我国著名经济学家、教育家和人口理论的先驱者。1905年毕业于北洋大学,次年赴美留学,先后在耶鲁大学和哥伦比亚大学攻读经济学,获博士学位。1916年回国,任北京大学教授、教务长。新中国成立后,历任中央人民政府委员兼政务院财经委员会副主任,华东军政委员会副主席,浙江大学、北京大学校长,中国科学院哲学社会科学学部委员。

1953年,新中国进行首次人口普查,我国人13达6亿多人,预测此后将急剧增长。这引起马寅初的高度关注。经过多年调查研究,1957年,在最高国务会议第十一次(扩大)会议上,马寅初提出了有计划地限制人口增长的建议。后在北大做公开演讲,以此为基础,写成《新人口论》。6月,马寅初把它提交给一届人大四次会议。1958年2月10日《人民日报》刊载了马寅初在这次会议上的发言——“有计划的生育和文化技术下乡”。

文章的主要观点是:我国人口增长太快,以致影响积累,影响工业化;从粮食、工业原料以及为促进科学研究等方面着想,我国应该控制人口。他指出,人多固然是极大的资源,但也是极大的负担。要保住资源,去掉负担,办法是控制人口数量,提高人口质量。他提倡晚婚,建议国家实行计划生育政策。

令人意想不到的是,这一对中国经济社会发展有着巨大价值的意见在当时竟遭到了错误批判。马寅初却仍以一位改革家的姿态坚持己见。1979年中共中央为其平反。1993年他被授予首届中华人口特殊荣誉奖。现今,反思中国人口的沉重命题,马寅初的科学预见便愈显可贵。他的思想,超越时代;他的眼光,透视未来。

塞曼提出塞曼效应

塞曼(Pieter Zeeman)是荷兰著名的实验物理学家、“塞曼效应”的发现者,1865年5月25日出生于荷兰泽兰省斯科威岛的小村庄宗内迈尔—名路德教教长的家里。

1896年8月,塞曼在用半径为10英寸(1英寸=254厘米)的凹形罗兰光栅观察强磁场中钠火焰的光谱时,发现在垂直于磁场方向黄色D线变宽。10月,他在平行于磁场方向同样观察到这种现象,另外,吸收光谱的情况与此类似。尔后塞曼使用了比钠D线更细的由镉产生的深绿谱线,加大了磁场(由几千高斯到几万高斯),提高了探测的精度,证实光谱线不是单纯地增宽,而是如洛伦兹所预言的分裂为两条或三条分线,且各分线是偏振的。这种光源在强磁场中谱线分裂成二、三条偏振化分线的现象,称为“塞曼效应”。

“塞曼效应”是探索原子内部精细结构和各组成部分性质的有用工具。利用它可算出电子的磁矩,可算出原子的角动量从而确定原子的能级。它对泡利不相容原理的提出和电子自旋的发现均起过重大作用。它与量子力学原理完全符合,成为量子力学的重要实验证明。它为研究电子顺磁共振现象和原子核性质(核能态、核磁矩等)提供了一种有效的手段。“塞曼效应”还可用来测量等离子体的磁场,并可将它与用磁探针法测得的结果相比较。在天文学中,应用它来测量太阳和其他恒星表面的磁场。

为表彰塞曼和他的老师——经典电子论的创立者——洛伦兹在研究磁场对光的效应领域所做出的卓越贡献,瑞典皇家科学院给他们颁发了1902年诺贝尔物理学奖。

非欧几何诞生

1826年2月12日,非欧几何诞生。

自欧几里德(Euclid)的《几何原本》诞生以后,《几何原本》中的第五公设就引起了人们的广泛注意。人们发现这一公设并不是那么简单、自明,于是便出现了试图证明这一公设的尝试,导致了长时间不能解决的难题——“第五公设”问题。

在试证这一公设的过程中,许多数学家设法正面找出证明的根据,但都以失败而告终。之后又出现了反证法的尝试,这一尝试具有极其深刻的意义,但由于这些数学家没有突破对时空观的限制,从而没有获得非欧几何的发明权。

19世纪20~30年代,俄国年轻的数学家罗巴切夫斯基(1792~1856)在前人工作基础上提出了与众不同的观点。他认为第五公设与其他几何公理相互独立,除欧几里德几何外,还有另外的几何系统存在。于是,罗巴切夫斯基把第五公设的相反命题同其他公理放在一起,构成一个新的几何公理系统,由此逻辑地推出非欧几何。

事实上,匈牙利数学家波尔约(JBolyai)和德国数学家高斯(CFGauss)都独立地发现了非欧几何。波尔约因为在发表其研究成果后得不到任何人的支持而放弃研究数学,高斯则害怕愚人的喊叫而终生不敢公开这一结果。唯有罗巴切夫斯基始终坚持自己的观点,并决然发表自己的成果,体现出一往无前追求真理的勇气。

非欧几何的产生,引起了数学观念的革命性变化,导致了自然科学与哲学中重大原则的变革,是数学发展史上的一座里程碑。

弗莱明提交关于青霉的论文

1944年,欧洲战场上,无数伤员伤口感染。当时的磺胺类抗菌药对高烧伤员已无济于事。在这种情形下,一种黄色粉末被溶解后注入伤员体内。几天以后,奇迹出现。这种“神药”,就是青霉素。它的发现者是亚历山大·弗莱明。

弗菜明,英国细菌学家。第一次世界大战中,作为一名军医,他注意到防腐剂对人体细胞的伤害很大,他认识到需要某种能杀死细菌而无害于人体的物质。战后,弗莱明致力干细菌研究。他将细菌置于培养器内,观察它的每一步变化,记录它的生长规律,日复一日,坚持不懈。

1928年9月15日,弗莱明正准备观察培养皿中的葡萄球菌时,发现琼脂上附了一层青霉菌。有着敏锐观察力的弗菜明注意到一个奇怪的现象:霉菌周围的葡萄球菌神秘地消失了,较远处的细菌却正常生长。弗莱明百思不解,多年形成的严谨的科学素养,促使他记录下这一现象,并小心地将这种霉菌培养起来。经过广泛试验,他最终得出结论:这种霉菌产生了一种抗菌物质,该物质有可能成为击败细菌的有效药物。弗莱明将其命名为青霉素。1929年2月13日,弗莱明向伦敦医学院俱乐部提交了一份关于青霉素的论文。经后人努力,1944年,医用青霉素正式问世。至此,弗莱明以其伟大发现开创了抗生素时代,他也因此获得1945年的诺贝尔生理学和医学奖。

青霉素的发现得益于用科学拯救生命的理想。它是20世纪医学界最伟大的创举之一,是人类发展抗生素历史上的一个里程碑。青霉素作为第一种能够治疗人类疾病的抗生素,给人类带来了福音,也正是它,引发了寻找抗生素新药的高潮,使人类进入了合成新药的时代。

第一台电子计算机在美诞生

1946年2月14日,第一台电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC,电子数字积分计算机的简称)诞生在战火纷飞的第二次世界大战,它的“出生地”是美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场。

阿贝丁试炮场研制电子计算机的最初设想,出自于“控制论之父”维纳(LWiener)教授的一封信。而“埃尼阿克”计算机的最初设计方案,是由36岁的美国工程师莫希利于1943年提出的。美国军械部拨款支持研制工作,并建立一个专门研究小组,由莫希利负责。该小组包括物理学家、数学家和工程师30余名。其中,戈德斯坦负责协调项目进展;莫希利是总设计师,主持机器的总体设计;埃克特(Eckert)是总工程师;勃克斯(ABurks)则作为逻辑学家,为计算机设计乘法器等大型逻辑元件。十分幸运的是,当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼(VNweumann,美籍匈牙利人)在研制过程中期加入了研制小组,他对计算机的许多关键性问题的解决做出了重要贡献,从而保证了计算机的顺利问世。

“埃尼阿克”共使用了18000个电子管,另加1500个继电器以及其他器件,总体积约90米3,重达30吨,占地170米2,需要用一间30多米长的大房间才能存放,是个地地道道的庞然大物。它的成功,是计算机发展史上的一座纪念碑,是人类在发展计算技术的历程中到达的一个新的起点。

朱经武发现液氮温区超导体

朱经武1962年毕业于台湾成功大学。1965年、1968年分别获美国Fordham大学、圣迭哥加州大学硕士、博士学位。1994年获超导科学卓越成就奖;1988年获美国国家科学奖、美国科学院Comstock奖;1989年当选为美国科学院院士、人文科学院院士和英国皇家学会外籍会员。现任美国德克萨斯州休斯敦大学超导研究中心主任、物理系教授。

1987年初,朱经武教授和他的学生吴茂琨发现了一种材料:钇—钡—铜—氧化物,使超导记录提高到了93K。在这个温度区上,超导体,可以用廉价而丰富的液氮来冷却。中国科学院物理研究所赵忠贤等几乎与此同时发现了这种新材料。当然,按照正常标准看,这个温度仍然很低,但是在超导世界,它是一个里程碑。它意味着物理学家可以用液氮而不是液氦使这种奇异的复合物冷却。不少物理学家对此津津乐道,液氮是现成的,容易处理,并且每夸脱的价格只有30美元,比啤酒还要便宜。此后,科学家们不懈努力,在高压状态下把临界温度提高了164K(—109℃)。

朱经武教授是高温超导研究的先驱者和液氮温度超导电性发现者之一。这一成就对整个超导研究和凝聚态物理的发展起到了巨大的推动作用。

导体临界温度的提高为超导体的应用开辟了广阔前景。目前,超导电子显微镜、超导高速电子计算机、理想的磁屏蔽系统、微波技术更新等正方兴未艾。相信随着超导理论的进一步完善和发展,超导体新材料的继续研制,超导必将对整个社会发展产生巨大的推动作用。

查德威克发现中子

1932年2月,当英国物理学家查德威克读到约里奥·居里夫妇关于“用a粒子轰击铍会产生穿透力很强的不带电粒子”的论文时,敏锐地觉察到用强γ射线的康普顿效应解释这种现象是不对的。于是,他重复了他们的实验,并且先后用这种射线辐照轻重不同的几种元素,结果证实这种射线确实不是γ射线:因为密度越小的物质越容易吸收它,而不像γ射线那样容易被密度大的物质吸收;而且,当这种射线轰击氢原子核时,会被反弹回来,说明它是具有一定质量的中性粒子流。查德威克通过测定反冲核的动量,再利用动量守恒定律,估算出其质量几乎与质子的相同。至此,查德威克把直观认识、逻辑思维和实验研究结合起来,大胆地指出这种铍辐射就是卢瑟福曾预言而他自己寻觅已久的“中子”。1932年2月17日,查德威克宣布发现“中子”。

中子的发现,是原子核物理发展史上的一个里程碑,具有划时代的深远意义。人们搞清了原子核是由质子和中子组成的;重新认识了原子量与原子序数的关系,以及原子核的自旋、稳定性等原子核的特性问题;更重要的是打开了人类进入原子能时代的大门。因此,查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。

虽然中子早在1931年约里奥·居里夫妇研究天然放射性时就被观测到,但由于他们对理论研究的轻视态度,没有相信卢瑟福在1920年演讲中提到的中子的设想,最终只是把这种现象当成是一种强γ射线造成的康普顿效应,而错失了首先发现中子的机会。科学道路上绝不能轻易放弃任何“反常”现象,也许那正是一道通向成功的大门。

汤博发现冥王星

天王星发现后,根据其运行轨道的不正常,人们发现了海王星;当人们对海王星的轨道进行仔细观测时,发现其也有与天王星类似的摄动现象。这使人们确信:在海王星轨道之外,还存在太阳系的第9颗行星。于是,长达几十年搜寻“海外行星”的行动开始了。

对寻找“海外行星”热情最高的当属美国天文学家洛韦尔,他自己出资建造了洛韦尔天文台,几十年如一日,在茫茫星海中反复搜寻,但没有成功。1916年,他在生命垂危之际仍念念不忘此事,留下遗嘱要天文台的同事们完成他未尽的事业。此后,虽又有许多天文学家进行了异常艰苦的搜寻工作,但寻找“海外行星”仍是大海捞针,茫无头绪。

从1929年初开始,洛韦尔天文台把寻找“海外行星”的工作交给了年仅23岁的汤博,还启用了德国一家仪器公司发明的“闪视比较仪”,利用这一仪器可较容易地看出一颗星体在星空中的移动。汤博以全副精力投入这一工作,他每天对“闪视比较仪”所拍的星象底片进行严格的检查,不遗漏任何蛛丝马迹。这是一件极为繁琐而枯燥的事情。到1930年1月,他完成了金牛座40万颗星的检查,结果一无所获。汤博并不灰心,他仍然一丝不苟地工作着。1930年2月18日,他终于发现双子座中有一颗跳动的小行星,它在6天时间里仅移动3~4毫米,这同预计中的新行星又暗又慢的特点相吻合。在以后的几个星期里,汤博又连续对该星区拍照,确认这是一颗新行星。3月13日,新行星的发现被公布于世。

经过几代天文学家几十年的苦苦寻觅,太阳系的第九大行星——冥王星终于被发现,从而使人类对太阳系的认识疆域再次扩大。

帕里库廷火山喷发

帕里库廷火山从1943年2月20日开始喷发、形成,到1952年休眠,整整活动了10年,是人们亲眼看着形成的世界上最年轻的火山。

墨西哥是个多火山的国家,大致和北纬19°线相平行,横贯一条东西长达800千米、南北宽100千米的火山带。在这条火山带上,由东向西呈锯齿状耸立着众多超过3000米的火山。帕里库廷火山位于墨西哥米却肯州,在西马德雷山脉和墨西哥新火山带的交叉点上。1943年2月,在连续几天的地震之后,20日下午5点半钟,帕里库廷村的地面裂开一道缝,从里面冒出火舌和浓烟,以后又开始喷涌岩石碎块和熔岩。帕里库廷火山长得很快,因为它一直在不停喷发。2小时以后,火山口周围就形成了一个10米高的火山锥。24小时以后它长到了30米,1星期长到120米,1个月140米,3个月250米。9个月后它开始喷射瓦斯和火山灰,其高温使周围12千米的地面都被烤焦,火山灰一直飘落到瓜达拉哈拉,甚至墨西哥城。到1952年3月4日,帕里库廷在不断喷涌了9年后,终于停止了活动,最后高度达到457米,并被列入死火山名单。它总共喷出10亿吨熔岩,冷却的岩浆依地形的不同形成厚度在2米到35米之间的火山岩层。

帕里库廷火山这种持续而又从容不迫的活动方式,给人们提供了一个认识火山的千载难逢的良机。从它开始喷发的第二天,就有大批墨西哥学者、艺术家和记者赶到这里安营扎寨,争相目睹这罕见的地理奇观。

《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》出版

1632年2月21日,文艺复兴后期意大利物理学家、天文学家伽利略(Galileo Galilei,1564~1642)终于得到罗马教廷的允许,出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》。

《对话》一书以意大利文写成,内容通俗易懂。伽利略将新的科学思想和科学研究方法融会入《对话》中。他主张把系统的观察实验与数学方法相结合,建立逻辑缜密的科学系统。他认为,凭空臆想出的理论是经不起推敲的,理论只有通过实验证明才得以成立。《对话》一书中,伽利略假想出三个人,通过四天的对话来探讨地球运动、哥白尼学说、地球的潮汐等问题。他利用自己的力学研究成果,将“地心说”批判得体无完肤。

伽利略虽在《对话》中多次赞美上帝的神圣、伟大,但全书观点仍倾向于“日心说”。《对话》一书先后被译成拉丁文、法文、英文,广泛流行于欧洲各国,“日心说”为更多人所熟知,其影响日益广泛。这使教皇乌尔邦八世极为震怒,《对话》被列为禁书,伽利略被传唤至罗马接受审判。罗马教廷将伽利略拘禁起来,限制了他的人身自由与学术活动。1637年伽利略双目失明,在女儿的照料下凄惨地度过了晚年。

伽利略为维护科学的独立性,毅然冲破了宗教枷锁对科学的羁绊。他坚持科学的实证精神,在观察实验中总结科学规律,尊重事实而不屈从于任何外界压力。伽利略的科学方法与理论对后世产生了深远影响,他被后人誉为“近代科学之父”、“经典物理学的奠基人”。爱因斯坦曾这样评价:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正的开端!”

维勒报告合成尿素

在18世纪末和19世纪初,生物界流行一种活力论思想,认为动植物体内有一种神秘的活力,它决定了动植物的生存。受此影响,化学家认为有机物依赖于活力,因此只能在动植物体内产生,无法人工制得。这意味着化学家只能合成无机物,无法合成有机物,无机界和有机界存在着不可逾越的鸿沟。这一主观臆测影响非常恶劣,使有机化学家的研究大受局限,有机化学发展举步维艰。直到德国化学家维勒用人工方法制成了尿素,才打破了这种局面。

维勒在贝采里乌斯的实验室学习时,曾试图用氰气与氨水反应制备氰酸铵。但氰酸铵未制成,却意外得到了草酸铵和一种不知名的白色结晶物质。维勒肯定它不是氰酸铵但却不知其组成。在后来的研究生涯中,维勒不断对此结晶进行探究,发现其性质与尿素相像。他将此物质与从尿液中提炼出来的尿素相比较后确定它们是同一种物质。1828年2月22日,他兴奋地向老师贝采里乌斯报告:“我无法再继续怀疑我对尿素的化学合成了,我不得不宣布,我不用通过肾就能够制得尿素。”此后,他在《尿素的人工合成》中又公布了他制取尿素的两种方法:第一种,用氯化铵溶液处理氰化银后加热;第二种,用氨水处理氰酸铅,分离氢氧化铅沉淀后加热。

维勒用无机物合成了典型的有机物尿素,突破了无机、有机物的界限,极大地冲击了活力论,在有机化学发展史上具有里程碑式的作用,同时也大大促进了生物学的发展。但活力论者仍继续狡辩,虽然氰和氨都是无机物,但却由活性炭制成,所以还有有机物的痕迹。维勒的工作虽然没有完全推翻活力论,但他开启了有机合成之门,拉开了有机化学新世纪的帷幕。

门捷列夫致信温克勒表明锗即类硅

门捷列夫在他的元素周期表中留下了充满诱惑的空白,并预言:将来一定会发现该席位的主人。除此之外,门氏又特别选出三个代表性的元素:类硼、类铝、类硅,对它们的性质做了大胆而又细致的预测。这种把握十足、理直气壮的预言将来是否能够得到证实,是对周期表正确性的重大考验。

类铝率先在法国被发现。4年后,瑞典一位科学家又发现了新元素钪即类硼。世人为之欢呼雀跃。

1886年又爆出了新闻:德国的温克勒发现了一种新元素,它与门氏预言的“类硅”相吻合。类硅的发现者温克勒一直相信门氏的周期律。门氏预言,有一个空位元素“类硅”,它的原子量大约是72,密度为55……温克勒正是沿这条线索找到“类硅”的。他从银矿中分离出一种原子量为727,密度为55的银白物质,它在空气中加热后形成的氧化物与预计的一样;它的沸点与门氏预言的一致。

2月26日,门氏致信温克勒表明锗即类硅。周期律大获全胜。在11年当中,门氏特意选出的三个元素,分别在瑞典、法国和德国一个接一个地发现了。有趣的是,上述三个国家在地图上的位置,大体上和三个元素在周期表上所排列的位置相似。

1889年夏天,门氏接受一个化学会的邀请进行学术讲演。在讲演结束时说:“20年前我们发现了周期律,并根据它预言了尚未发现的三种元素的性质。那时曾指出过这样性质的元素将来是一定会发现的,但是并没想到能在我的有生之年就会发现它们。我今天能够在尊敬的英国化学会的各位会员先生面前,荣幸地报告说我的预言是完全准确的,这也是我梦想不到的事情。” Sy0V5O+uCUs8pM0REd1/JPr8onDLT3r8HBknnNHZvrRun1F++bILnLK1ty9Gt2lN

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