核能史话,二十世纪之光

日期:2019-08-30编辑作者:现代文学

  上中学的时候,他的各门功课的成绩都差不多,对物理也没有产生出特别的兴趣,有好几次测验,他都没考及格。

 

  但是,从理论上看,上面的这种观点有站不住脚的地方。

    查德威克在他发现中子以前已是一位才华横溢的著名物理学家,他曾在卢瑟福所主持的卡文迪许实验室进行过多年有关α粒子和γ射线等放射性研究工作,他一直是卢瑟福的得力助手。即使在第一次世界大战地间,他和其他的德国囚犯被拘禁在鲁勒本时,仍然和大家—起就地建造了一间小小的实验室,专心致力于β射线的研究。

  卢瑟福在大于α粒子射程的距离外,安放一块硫化锌屏,这样他在显微镜下看不到一点“闪光”。

    后来,当英国物理学家詹姆斯·查德威克1932年正式宣告发现中子后25年,也就是1957年,论及约里奥·居里夫妇对科学事业的贡献时,曾特别提到他们夫妇俩的实验确是一个“供给发现中子线索的非常奇妙的效应”。

  爱因斯坦的生命面临着巨大的威胁。他被一艘私人快艇送到了美国的普林斯顿。肉体的和精神的双重打击,使他更加衰老了。一个朋友这样写道:

    实验证明,除了铍核在α粒子轰击下能发射中子外,硼、锂核在α粒子轰击下也能放射中子。由此可知,中子确是组成原子核的又一个重要粒子。这样一来,科学家们就能顺利地摆脱当时有关原子核结构上某些假设的困境。

  “古代的耶和华仍然无处不在。哎,他把无辜者和犯罪者一道屠杀,他使那些犯罪者盲目得如此可怕,以致他们竟然不会有犯罪的感觉…我们正在应付一种流行的谬见,这种谬见业已造成无穷的苦难,它有一天将会消失,成为后代子孙惊奇的一种荒谬可怕而又无法理解的源泉。”

    当时,从事这方面研究工作的主要有德、法、英三国,它们对中子的发现分别作出了非常有益的贡献。

  爱因斯坦一直把广义相对论看成是自己一生中最重要的科学成果。确实,广义相对论比狭义相对论包含了更加深刻的思想,这一全新的引力理论,到目前为止,依旧是一个最好的引力理论。

第三章:核世界奥秘的探索

  又因为这种粒子不带电,是中性的,在威尔逊云室中,这种中性粒子经过的路径中不产生大量电子和正离子,不能引起水蒸汽的凝结,因此照片中不能摄得这种粒子经过的径迹,它在整个过程中始终扮演着不露面的“隐身人”的角色,只有当打出质子后,才暴露出它曾经出现过。这样也就回答了居里夫妇所疑惑不解的问题。

 

  然而,爱因斯坦没有能够完成统一场论,他没有能够把引力理论和电磁理论统一起来。因为迅速发展着的量子理论揭示,单个电子的运动是无法预测的,它在任何时刻的位置和速度都不能以同等精确度来测定,也就是说,亚原子层次的任何物理体系的未来是不能预测的。

    其中德国物理学家海森伯格首先提出了原子核是由质子和中子所构成的学说。根据这一学说,就能容易地解释周期表上各种元素的原子核构造。我们从门捷列夫元素周期表上可以看到,在由中子和质子组成的所有稳定核中,只有氢核是由单个质子组成;而在氦3同位素中有两个质子和一个中子;而其余稳定元素的核中,中子数至少和质子数相等,例如氦4、碳12、氮14和氧16等。然而更多的核中,中子数都大于质子数,例如铁56、铜64、金197等。

  然而,他没有自暴自弃,更没有用死亡来了却自己的痛苦。后来,他利用法西斯分子对他稍微放松了看管的机会,联合其他几位战俘科学家,在拘留所里,搞起了一个小小的实验室。

    就这样,查德威克用类似的实验证明原来认为是“γ射线”的概念是不符合客观实际的。另外,查德威克根据首次人工核反应中α粒子能从氮核中辐射出质子这一事实,认为任何能从原子核中打击质子的辐射,必须是由一些本身就应该相当于质子那么重的粒子所构成。

  爱因斯坦的广义相对论则并不认为两个钢球间存在吸引力,它们之所以接近,是由于时空好像一张原来拉平的膜,现在两个钢球太重使这张膜压弯了,这时两个钢球是由于沿弯曲的膜滚到一起,即由于时空弯曲而沿短程线运动。可见二者是根本不同的引力理论。

3、中子的发现

  这个不公道的世界充满了那么多的陷阱和苦难,对他如此宽宏大量,又如此众多的诋毁和谋杀别的有价值的人,永无止境地迫害穷人和失败者,所有这一切都使得爱因斯坦充满着痛苦和失望。

    到了1934年,查德威克通过实验又弄清了中子要比质子重的事实。根据现代精确测定质子的质量为1.007825原子质量单位,而中子的质量为1.008665原子质量单位。中子作为一种新发现的亚原子粒子,它和质子、电子一样能够独立存在。孤立的中子放出一个电子后,就衰变成质子。而中子的寿命大约在10.6分钟内将有一半被衰变成质子。中子的发现,使核科学的发展进入了一个崭新的时代。为此,查德威克荣获1935年度诺贝尔物理奖。

  同他在过去时代的声誉相比,爱因斯坦已经越来越不为人所重视,他自己说,他觉得自己在这个世界上很像是个生客。他的身体状况越来越差,已经不能再拉小提琴了。许多年以前留下来的胃病迫使他放弃抽烟,而且还必须十分注意自己的饮食。

    至于查德威克用来发现中子的实验装置也是十分简单的。查德威克对实验中所产生的“射线”进行了仔细观察。结果发现它们和已知的γ射线和X射线一样,也不会被磁场偏转,这就证明组成它们的确是一些中性粒子。然而它们的行进速率却是太慢了,仅是光速的十分之一左右,而通常γ射线的行进速率是和光速相近的。所以它们不可能是属于γ射线。

  卢瑟福选中了镭所放射的α粒子,它具有每秒几千英里的速度,这个速度所产生的力使它成为最理想的“子弹”。

    由于当时还没有发现过不带电荷的亚原子粒子,故就无法用核内存在不带电荷只有质量的粒子进行揭示。然而,这种只有质量不带电荷的粒子,它们在核内的作用却很像被放在船底的“压舱物”,起着稳定原子核的作用。科学家们为了能彻底揭开核世界结构的奥秘,就要想法早日找到这种不带电荷的中性粒子。

  他的膝盖上放着不少张草稿纸,手里拿着一支老式钢笔,满纸写的都是公式和方程,突然,他的手停下来,眼睛朝向遥远的地方搜索。在沉思中,他还喜欢喃喃自语。

    这虽然能解释原子核内部并非只是由质子单独构成的事实,但仍无法说明由质子来组成原子核的全部质量。例如,氦原子核有两倍于质子的电荷和四倍于质子的质量。如果认为氦核的质量是由4个质子所组成,那末电荷数就相差2,人们不禁要问多余的电荷哪里去了?显然,若能在原子核里放进两个电子,和多余的电荷平衡,那么电荷数和质量数就能自圆其说了。

  爱因斯坦担心纳粹会首先制造出这种“炸弹”,便写信给当时的罗斯福总统,建议美国在“原子弹”研究上要赶快行动。

    另外,我们知道由于物质的质量绝大部分都集中在它的原子核上,而原子核中中子的质量数占一半以上,所以宇宙中的全部物质大约有一半以上的质量是属于中子的。

  第一次世界大战期间,正在实验室里认真观察实验结果的查德威克,被一伙法西斯分子,用枪托打昏以后,带进了德国鲁赫本平民拘留所。他是被当作战俘扣留在这里的,尽管他从来也没有参加过战争。

    最后,查德威克把α粒子轰击铍核所产生的“射线”,看成是一种不带电的中性粒子流,它的质量数和质子相当,并具有很强的穿透本领。而在威尔逊云室内证明它不能直接产生电离作用,所以它基本上不带电荷,以至于就等于零。至此,查德威克就把曾被哈金斯用过的名称“中子”来称呼它,这也是他在十年以前曾经设想过的工作计划中提到过的名称。

  γ射线的可能性。

    紧接着,约里奥·居里夫妇又用一种含有氢气的威尔逊云室对质子进行直接观测。结果他们清晰地看到了“γ射线”同氢核作用所产生的质子在云室中所形成的径迹。而且径迹的起始点不是从被撞击的铍核开始,而是在云室的各个角落同时发生。他们根据这种质子在空气中的射程(为26厘米),可换算得它的能量为5.7兆电子伏。再通过质子和“γ射线”的能量关系,可算得这些神秘的“γ射线”的能量是出乎意外的大,约为55兆电子伏。这就和用“γ射线”的穿透本领所算得能量为5兆电子伏相矛盾,对于同一种“γ射线”两者相差实在太大了。

  有一次,他对来访的一位朋友说:“我在最后时刻里所经受过的,不是人所能忍受的。——我也许再也不能忍受了!”

    1930年,德国物理学家博特等人,利用天然放射性元素钋所发射的α粒子,去轰击—种银白色的轻金属元素铍。结果博特在实验中发现了一些非常有趣的现象,即当用α粒子轰击铍、锂、硼时,都产生了一种能使计数管放电的射线,而放电次数和靶核有关,其中铍靶的放电次数最多。一旦α粒子停止轰击,放电现象也就停止。如果在射线经过的路途上放置各种不同的物质,则发现这种射线能贯穿几厘米厚的铅。根据当时已知射线的性质,只有γ射线能有穿透包括铅在内的各种物质的本领。为此,博特他们断定α粒子轰击铍时,所发射的能使计数管放电的射线也是一种γ射线。

  爱因斯坦却没有盲目地跟在牛顿后面,为牛顿喝彩,在儿子的摇篮边,为了研究“以太”究竟是存在还是不存在,“以太”到底是什么,他不知度过了多少个不眠之夜,他一边大胆地假设,一边小心地求证,狭义相对论终于问世了。

    由于中子不带电荷,所以当它深入到原子内部时,既不会被电子阻拦,也不会受到核电荷的静电斥力的排斥。这样中子就能在原子内部畅通无阻,很可能被某个原子核俘获,产生那些用质子或α粒子轰击时所不能发生的核反应。因此中子发现后,物理学家们就能获得一种命中率高的轰击粒子,它被有效地用作为轰击各种原子核的炮弹,从而成为科学家们进行核科学研究的重要工具。

  牛顿力学认为,物质的质量是不随机械运动而变化的,是绝对的;描述物体运动的空间和时间也是脱离物质运动而绝对孤立地存在的;空间就是欧几里得几何学中的三维空间。

    从一战后到1923年,查德威克一直担任卡文迪许放射性研究工作的助理指导,并参与了卢瑟福在1919年所作的第—次人工核反应的研究工作。通过这一系列的实验工作,他清楚地意识到,当用带2个正电荷的α粒子轰击原子核时,将会遭到强大的静电斥力。为此,他早在1923年就写信告诉卢瑟福说:“我本人认为我们必须对不带电荷的中子做一次真正的研究,现在我已经有了一个迫切的工作计划,但还是应该事前和阿斯顿商量”。从这里人们不难看出,早在他发现中子前十年,已为中子的发现作出了周密计划,所以查德威克作为中子的第—个发现者确是当之无愧的。

  像其他别的孩子一样,查德威克在8岁的时候,背着书包上学了。他个子长得不是太高,性格又温和,大一些的同学老是欺侮他,有一次甚至把他的书和书包全都扔进了学校前面的河里去了。

 

  甚至当一个女同学恶作剧似地给他写了一封情书的时候,他居然被弄得手足无措,并且被吓哭了,这件事一直被传为笑话。

    后来,当他把自己的发现写信给《自然》科学杂志发表的,曾在信中更明确地指出:“如果我们假设这种放射性辐射是由质量数为l,电荷数为“0”的粒子,即中子所构成的,那么一切难题都可迎刃而解了。”

  1955年4月15日,爱因斯坦住进了医院。他在安静地等待终结,他感到在这地球上已经完成了他的使命,他不止一次地对来探望他的亲人说:“我在这里已经把事情做完。”

    卢瑟福在首次人工核反应中找到质子以后,在1920年对原子核内部结构提出—个更大胆的设想。他认为原子核内至少存在着质子和电子两种亚原子粒子,它们聚集在原子核内十分狭小的范围里,单个质子和电子成对地紧抱在一起,形成一个个组合粒子。

  借助于云室就能计算出石蜡释放出的质子的能量,从而计算出产生质子束的铍辐射的能量。

    这样,他们认为,高能量的“γ射线”同含氢物质中的氢核作用时,能把能量传递给氢核,而氢核被激发后就像质子那样独立地运动。我们已知质子的电离本领要比γ射线强的多,所以电离室的电离电流增加很多。

  1930年,德国物理学家玻西在一次国际会议上报告说,他在用α粒子轰击铍钯时观察到一种前所未见的很强的辐射,它能穿透几厘米厚的铅板。

    然而,从能量平衡的观点上看,很快就发现了矛盾,于是人们对这些“γ射线”产生了怀疑。那是在1932年,法国有一对物理学家夫妇弗雷德里克·约里奥·居里和伊伦·约里奥·居里,当时他们都在他们母亲居里夫人所主持的巴黎镭学院的放射性实验室里做研究工作。他们重复了博特的用α粒子轰击铍核的实验,并用一种对γ射线和带电粒子都灵敏的探测器进行测量。另外,除了仍用铅作过滤物质外,又采用水、石蜡等含氢物质充入探测器中。结果发现这样的探测器对所发射的“γ射线”的探测效率提高很多,电离电流几乎增加一倍。

  卢瑟福借此断言,质子都在原子核内,但假使原子核的质量都是由质子构成的,那么就会有太多的正电荷。

 

  他默默地然而从容镇静地忍受他的命运,直到生命的最后时刻,他还发出一股内在的力量,闪烁出一种巨大的人格的光辉。

    另外,查德威克把这些“射线”同氮气、氦气、锂、铍和硼等发生作用,对它们的性质作更进一步研究。结果在实验过程中找到了这些元素的反冲核,并根据氮和锂的反冲核射程推算得“射线”的能量分别为90和150兆电子伏,这比前面约里奥·居里夫妇算得的能量还要大很多。由此可知,问样是α粒子同铍核反应产生的“射线”,如果认为是“γ射线”,则实验所得的能量值很不一致。

  爱因斯坦企图寻求一个方程或公式把物质和能的各种普遍性质都联系起来,这就得到了所谓的统一场论。

    这个矛盾更无法用能量守恒进行解释,已知钋所发射的α粒子能量只有5.3兆电子伏,那么所产生的“γ射线”的巨大能量是从哪里来的?因此,这种根据穿透本领推测的“γ射线”实际上是难以成立的。可惜的是约里奥·居里夫妇未能紧紧抓住这个重大矛盾的线索进行跟踪追击,他们虽已到了发现“中子”的门槛,但仍错失良机未能往前再迈进一步。

  狭义相对论的诞生

  爱因斯坦只能把自己越来越深地埋葬在科学工作中,沉默不语,与世隔绝,这个世界是属于他一个人的,天与地间,好像也只剩下他一个人似的,他什么都可以想,也什么都可以不想,这里没有狰狞的面孔,而只有真理和谬误。

  在这所学校里,他把自己全部的时间精力都用于物理实验,研究理论物理学和哲学问题。即使是学习物理学,他也是走自己的路,进行自己的思考,而从不盲从。这为他日后从事理论物理研究打下了坚实的基础。

  而在大自然中,这一切都不复存在了。当爱因斯坦一头扎进了自然的怀抱中的时候,他看到了阳光、空气和草木,都伸出她们温暖而又柔软的手,轻轻地哼着眠歌,拍打着他,他便带着天真满意的笑容睡着了。

  由于大动脉外壁破裂,他的身体不可阻挡地被损毁,但他的内心是健康的,甚至可以说是愉快的。

  统一场论是爱因斯坦着力攀登的一座高峰,尽管这场攀登从一开始就注定是要失败的。他除了选择的目标比别人高大外,在达到这个目标的征途中,还大刀阔斧地使用了批判的武器。

  爱因斯坦认为,我们衡量物体长度的尺子本身是和物体同样处在一个运动的坐标系中,如果用一个固定不变的尺子,是没法衡量一个运动物体的长度的,因此长度所表达的空间不是绝对孤立地存在的,空间是跟运动和物质相联系的。

  1928年初,爱因斯坦突然得了严重的心脏病,而且病情相当危险。他不得不停止了工作,躺在床上休息了四个月。这种状况持续了近一年的时间,他不得不取消了所有的活动,更深地走向孤独。

  业余时间,查德威克还喜爱和妻子一起骑上自行车,带着一对儿女,到芳草碧连天的河边去钓鱼。可是,有好几次,当鱼把钓杆都拖到水里去了的时候,他竟然一点也没有觉察到。

  就在这一年,卢瑟福和助手们合作,用α粒子轰击氮原子核的时候发现,氮原子核破裂以后,发射出原子量是一个带正电粒子,这种粒子被命名为质子 (实际是氢原子核),破裂以后的氮原子核和α粒子结合成氧原子核。

  早在1919年,卢瑟福用氮第一次探测到核蜕变效应,查德威克站在导师肩膀上,继续向前苦苦地求索着,终于发现了γ射线所引起的核蜕变。

  他的著名的能量——质量方程公式(说一个粒子可以转化为巨量的能),由于制造出破坏性空前强大的武器原子弹和氢弹,而得到惊心动魄地证实,这是命运对他的极大的嘲弄。

  为了研究,他把自己关在一间小阁楼里,把门从里面反锁着,不让任何人打扰,只是到了黄昏时分,他才出去放放风。

  后来,小爱因斯坦听妈妈的话,开始拉小提琴,在妈妈的精心指导下,他后来竟成了有造诣的小提琴家,尽管他没有成为职业演奏家,但那把心爱的小提琴,整整陪伴了他的一生。

  查德威克实在忍无可忍了,随手拾起地上的一块碎砖头,狠命地向那个扔他书包的大个子男同学砸去,大个子头被砸出了一个小洞,血直往外流。

  广义相对论问世

  他首先把桶里充满氧气,等了好长时间,没有看到闪光。

  几乎在量子力学对牛顿经典物理学的革命的同时,物理学界还发生了一场惊心动魄的对经典物理学的叛逆,这就是爱因斯坦的相对论。

  “以太”这个源于希腊文,即空气的上层之意的名词,是亚里斯多德所设想的与构成地球万物的水、土、火、气四元素不同的构成神灵世界的一种轻元素。

  因此,人们普遍认为,中子打开了人类进入原子能时代的大门。

  这样,查德威克为铀235的分裂和制造原子弹开辟了一条途径。

  本世纪20年代,人们已经知道了两种亚原子粒子:汤姆生发现的电子和卢瑟福预言的质子。

  在人类无始无终而又无穷无尽的悲哀与寂静中,只有歌德的诗句在人类头顶的上空沉默地回响着:

  有时候孩子尿尿了或者肚子饿了,发出震耳欲聋的哭声,爱因斯坦才中断看书,把孩子服侍好,又全身心投入到迷人质的物理世界。

  查德威克性格内向,有时一整天都不说一句话,下课的时候,他喜欢独自一人,站在窗前,看天上一朵流动的云,或者看同学们忙忙碌碌在争抢一个篮球。他喜爱陷人无限的遐想状态中去。

  爱因斯坦完全承认量子力学的辉煌成就,但却拒绝接受认为这些理论是绝对的想法,而坚信他的广义相对论对于未来的发现是更能令人满意的基础。

  小房间里散布着一股廉价雪茄发出的烟味,墙角处有一个陈旧破烂的炉子,过道上挂着还在滴水的湿衣服,为了降低屋内湿度和调节空气,房门敞开着。

  由于大口径的光学望远镜和射电望远镜的发展,陆续发现了一些新天体,那里存在着很强的引力场。而广义相对论正是进行这方面研究的重要工具,它曾经预言过有引力波。

  这样,爱因斯坦就把引力进一步归结为由加速系统所体现出的时空几何特征。不同的加速系统就有不同的时空几何特征,则就代表不同的引力场。

  广义相对论认为,时间空间与物体运动整体的不可分割性,不但在匀速直线运动情况下存在,而且在有加速度运动的情况下,也同样存在。

  为了确定这碎片,他又借助于磁场测定碎片的质量和电荷,结果确定碎片是氢核,后来人们称氢核为质子。

  然而,面对人类社会中一些极其可怕的事件的侵袭,他不得不自叹无力回天,他只能承认自己是一位孤独的旅客,他的心灵同宇宙一道遨游。

  但是,他却有一套独特的学习方法。对于那些不会做的习题,凡是他没有搞懂的题目,他决不勉强自己去做,或者把同学做好了的,拿来自己抄一遍,他总是想方设法把问题给弄清楚。

  1939年,丹麦原子物理学家玻尔带给爱因斯坦一个消息,说已经有人分裂了铀原子,总质量稍有点亏损,因已转变为能量。

  因为电子互相排斥,另一方面则向中心的正电荷处吸引,并且假定它们会在原子内部达到一定的稳定位置。

  爱因斯坦最大的业余爱好是音乐,特别是经典音乐。在这里,感受之深,寓意之远,是同至高无上的美的形式交织在一起的,这种和谐的统一,在爱因斯坦看来,就意味着人间最大的幸福。

  锲而不舍,金石可镂。1932年,从英国剑桥大学的卡文迪许实验室里,传出了一个令世界为之震惊的消息:中子发现了。

  对大自然的无限接近使爱因斯坦感到极度的喜悦。尽管他住在柏林,但是他一直都不认为自己是个城市居民。他那么清晰地看到高楼大厦里所堆积着的人性的缺乏:束缚在劳役锁链下一大群贫穷的和富有的奴隶,而这种劳役的目标几乎完全是为满足物质需要。

  他认为要改变元素首先要改变核上的电荷,唯一的途径是使别的原子核同它发生非常强烈的冲撞,这就要求另一原子核具有非常高的速度。

  然而,这个粒于在云室中却没有留下任何痕迹,所以,对它的描述应该是这样的:无影无踪,不可捉摸,却能给受轰击的原子核狠狠一击,使氢核从中释放出来。

  后来,他想了很多办法,托关系找后门,终于在伯尔尼瑞士专利局当了一名审查员。生活这才开始有了保障。1903年,爱因斯坦同他在大学时的情人米列瓦·玛丽倚结了婚。

  据当时天文观测,1919年5月29日,赤道地区将要发生日全食,这正好被利用来观测太阳边缘所射来的星光。广义相对论能否被证实,就要看这一次的观测结果了。

  后来,查德威克被爸爸妈妈狠狠揍了一顿,他也不去解释,任泪水在眼眶里直打转儿,也没让它流下来。爸爸妈妈又提着一篮子鸡蛋,要去给那个大个子赔礼道歉,查德威克死活也不愿意一道去,他坚信自己没有错。

  两个星期之后,爱因斯坦面无血色地从小阁楼里走了出来,手里抱着一叠厚厚的文稿,大声地向世界宣布:我研究出来了!就这样,广义相对论诞生了。

  爱因斯坦认为关于时间是不断流动延续,空间是广阔无边,物体的存在与运动对此一点影响也没有的观点是毫无道理的,这就从根本上动摇了牛顿的信仰。

  他的名声如雷灌耳,这使得他所发出的呼声能发生重大的影响,他以此来支持诸如和平主义、自由主义和犹太复国主义之类的事业。

  那么,引力究竟是什么呢?引力就是时空的弯曲,在广义相对论中引力的本质就是时空弯曲,引力本身已不存在。

  卢瑟福和查德威克不知探索了多少次,他们极力想找出这种粒子,但是都失败了。

  1919年,卢瑟福决定开始轰击原子。他想知道,能否用人工促成的方法使一种元素转变为另一种元素。

  1911年,查德威克以优异的成绩从大学毕业,此后在卢瑟福教授的指导下在曼彻斯特物理实验室工作了两年,从事各种放射性的研究。

  假如这种分布是由于一些外在力量,例如两个原子在高温气体中激烈地碰撞,电子被假设为开始环绕它们的平衡位置振动,发射出相应频率的光波。

  爱因斯坦踏着地上的积雪,口里哼着一曲古老的歌谣,又回到了苏黎士

  对此,德国物理学家玻恩曾经作过这样的评价:“我们中间很多人都认为,这无论对他还是对我们都是一出悲剧,他在孤独中探索自己的道路,而我们失去了我们的领袖和旗手。”这一评价,以及别人认为他后半生的工作大部分是徒劳的断占,只有留诸后世来加以评判了。

  这位大学者坐在一把古老的圈椅里,他那梦幻似的眼光远远越过了这座城市里所有的建筑、喧哗和骚动,一直望到了他自己也说不清楚的遥远的远方。

  1908年,查德威克考入曼彻斯特大学,好像冥冥之中有个什么在主宰着他似的,他选择了物理学专业,从此,他就同物理学结下了不解之缘,并把自己所有的智慧、热血和生命奉献给了这门古老而又充满魅力的学科。

  1927年的诺贝尔物理学奖金获得者威尔逊先生制造了云室,在云室中可以观察带电粒子(质子或电子)的径迹。

  更令他痛苦不堪的是,他无法继续从事他心爱的实验工作,去探索人类那么多的未知领域了。这对于一个无限热爱科学事业的人来说,是一个多么巨大的遗憾。

  1903年的时候,汤姆生提出了原子的“西瓜模型”。按照这个模型,原子是由正电荷物质 (带正电流体)均匀分布在原子的整个体内,负电子则嵌入连续正电荷中,像瓜子在西瓜中一样。

  本世纪60年代以后,广义相对论又重新散发出其特有的芬芳。

  查德威克

  1918年,第一次世界大战结束。多行不义必自毙,德国宣布无条件投降。查德威克也被释放。长夜漫漫,终于到了尽头,他回到了自己魂牵梦绕的祖国——英国。

  但爱因斯坦始终没有忘记自己肩上所担负的神圣的使命,他更加全神贯注地去完成他的广义相对论。

  当爱因斯坦的名字如日中天的时候,还有无数的物理学家们仍旧在科学的道路上,默默地执着地奋斗着,这是一条充满艰辛的路,这更是一条充满乐趣的路。

  事业上的巨大成功,使他深深地受到利物浦的艾林·斯图尔特·布朗小姐的青睐,然而查德威克天生不会谈情说爱,布朗小姐只好主动发起进攻,他才渐渐地开了窍。

  为了免去一切风险,他于生日的前几天就来到了哈斐尔河乡间一个花匠的朴素农舍里来过他的生日。

  甚至还有人认为,电子在核内起到了类似于水泥的某种作用,它把质子聚拢在一起,因为如果没有电子,带有同性电荷的质子就会互相排斥而飞离。

  中子作为使原子嬗变的新工具,它不需要克服任何电的势垒,甚至能够穿过和分裂重元素的原子核。

  查德威克的中子的发现,对原子核科学领域作出了重大贡献。

  早在1896年,法国科学家柏克勒尔发现了放射性现象,当时,物理学家们把它解释为原子核的自发衰变,这说明原子核是由许多更小的微观粒子构成的。

  爱因斯坦还根据广义相对论,提出了关于宇宙的有限无边模型,推动了宇宙学的发展。

  终于发现中子

  爱因斯坦在12岁的时候,就已经决定献身于解决“那广漠无垠的宇宙”之谜。15岁那一年,由于历史、地理和语言等都没有考及格,也因为他的无礼态度破坏了秩序和纪律,他被学校开除。

  对牛顿的经典物理学进行了全盘的否定之后,爱因斯坦提出了全新的时间空间和运动概念,并经过复杂的数学推导和运算,最终导出了一系列重要的狭义相对论结论。

  统一场论

  当然,在以后的几十年中,由于很少得到新的观测或者实验的检验,同时也由于广义相对论的数学结构过于艰深,广义相对论在差不多半个世纪的时间里受到了冷落。

  爱因斯坦没有直接参加原子弹的研制工作。直到1945年广岛被炸为平地以后他才知道核裂变炸弹已经搞成功。然而,爱因斯坦的名字却同原子时代的来临引人注目地联系在一起。

  全世界的科学家们都在翘首期待着这一天的早日到来。日食那天,观测队拍摄了大量的日食照片,经过对这些照片的显影与分析研究,终于测得光经过太阳附近的弯曲度是1.61到1.98弧秒之间。它与爱因斯坦的计算相差无几。

  独特的人格

  爱因斯坦还进一步指出,加速度运动与引力场 (重力场)引起的运动就是一回事,是等价的或等效的。这就推广了相对论的基本内容。

  同时,中子的发现,还在理论上带来了一系列深刻的变革。中子发现后不久,德国物理学家海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的模型。

  直到1978年,人们才从对一个脉冲双星系进行几年观测结果的分析中,找到了引力波存在的间接证据。

  在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中,爱因斯坦假定光是由单个的量子(后来称为光子)组成的,这种光子,除了波状行为外,还显示出某些只是粒子才有的性质。

  爱因斯坦寄寓在柏林的两间小房子里,过着简单朴素的生活,如同清教徒一般。这里没有接待过任何客人,除了他的助手和秘书之外,爱因斯坦很少让别人来这里。他过着完全隐居的独立生活。

  正当查德威克准备大展宏图的时候,不幸扇动着丑陋的翅膀,降临在他的身上 。

  (瑞士)联邦工业大学。从这时起,他有了一笔丰厚而稳定的收人,生活得非常幸福美满,对自己的婚姻也觉得很满意。

  他的父亲和叔叔一起开了一家制造电器设备的小工厂,母亲是个颇有造诣的钢琴家。

  卢瑟福则通过大量的实验,开始预言质子的存在。

  因为查德威克成就卓著,他被升任为卡文迪许实验室副主任,并于1927年当选为皇家学会会员。

  由于身体的原因以及他不喜欢公开的庆祝活动,他一直都在寻思着如何去回避他的50岁的祝寿活动,他须寻找一个地方,所有的人都找不到他。

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