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感到意外、困惑?也许是惊喜在敲门!

古今中外因意外发现真理的故事比比皆是,从某种意义上讲,可以说是意想不到的发现推动了科学技术的进步,促进了历史的发展。比如大家都知道的X射线,它的发现就是一个非常偶然的过程。

1895年11月8日傍晚,50岁的威海尔姆·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen )像往常一样在下班后开始研究阴极射线。为了确保实验的精确性,他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材包裹了一遍,并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。在实验中,伦琴意外发现对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕(这个屏幕用于另外一个实验)发出了一道绿色的荧光。这个偶然的发现引起了伦琴的兴趣,他知道这不可能是阴极射线,因为阴极射线在空气中只能穿越几厘米。

 

(Wilhelm Conrad Röntgen)

为了寻找使氰亚铂酸钡发出荧光的答案,伦琴将涂有氰亚铂酸钡的硬纸板放置在不同的位置上,并在硬纸板和射线管之间设置了各种障碍物体,如木板、书本、玻璃,实验表明这些物体都抵挡不住这种神奇的射线。除了铅和铂以外,其他金属均能被这种射线穿透。伦琴还发现如果把照相底片放在射线管与纸板之间,底片还能够感光。伦琴几乎不能相信自己的眼睛,最后他把自己的手伸到射线管和硬纸板之间,奇迹发生了,伦琴竟然看到了自己手骨的影像,这是人类第一次用肉眼看到活体的骨骼影像。

一次意外让伦琴发现了这种新射线,由于不知道这是什么射线,最后伦琴决定用未知数符号“X”来表示这种新射线,这就是后来人们都知道的X射线。当时包括伦琴在内的所有人都不知道这种射线究竟是什么东西。直到20世纪初,人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波,而伦琴因发现X射线于1901年成为世界上第一个荣获诺贝尔物理学奖的人。

1896年初,伦琴发现 X射线的消息传到巴黎,法国物理学家亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel)对此产生了极大的兴趣,贝克勒尔在自己的实验室里开始实验荧光物质会不会辐射出一种看不见却能穿透厚纸使底片感光的射线。经过反复试验,终于找到了一种物质具有预期效果,这就是铀盐。

铀有放射性也是贝克勒尔在一次偶然中发现的,贝克勒尔进行实验的那几天恰好接连都是阴天,于是贝克勒尔将所有器材包括包好的底片和铀盐都搁在同一抽屉里。出于职业的灵感,贝克勒尔把底片洗了出来。结果底片上的黑影真的十分明显。贝克勒尔知道这不是X射线作用的结果,因为X射线需要外来光激发,很快贝克勒尔领悟到这些黑影是铀盐自身发出的一种射线,1896年贝克勒尔发表了一篇文章,详细介绍了他通过多次实验发现的铀元素,铀及其化合物具有一种特殊的本领,这种物质能自动、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线,这种射线和一般光线不同,能透过黑纸使照相底片感光,它同伦琴发现的X射线也不同,在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下,就能从铀和铀盐中自动发出射线,同时向外辐射能量。

波兰裔法国科学家玛丽·居里对贝克勒尔发表的这篇文章产生了极大兴趣,这些能量来自于什么地方?这种与众不同的射线的性质又是什么?玛丽·居里决心研究其中的秘密。1897年,玛丽·居里选定了自己的研究课题——对放射性物质的研究。1898年玛丽·居里发现沥青铀矿石总放射性比其所含有的铀的放射性强,于是玛丽·居里与他的丈夫一起开始研究放射性物质,他们对沥青铀矿石进行了提炼。提炼沥青铀矿石的过程是漫长而艰苦的,但这并没有阻止居里夫妇的研究,经过不懈的努力,他们终于在4年后成功分离出了氯化镭并发现了两种新的化学元素:钋(Po)和镭(Ra)。1903年,居里夫妇和贝克勒尔共同获得诺贝尔物理学奖,8年后的1911年,居里夫人又因为成功分离了镭元素而获得诺贝尔化学奖。出乎意外的是,在居里夫人获得诺贝尔奖之后,她并没有为提炼纯净镭的方法申请专利,而是将之公布于众,这种作法有效地推动了放射化学的发展。

原子能的发现也有偶然性,1917年,奥地利籍瑞典女物理学家莉泽·迈特纳(Lise Meitner)与化学家奥托·哈恩合作一起发现了镤的同位素镤231。1938年哈恩写信给迈特纳说他发现了一个“破裂”的现象,是否有可能是铀239破裂成了钡和锝呢? 迈特纳受到这封信的启发开始研究,迈特纳首先观察到铀原子核裂变能释放能量,1939年迈特纳发表了一份题为《中子导致的铀的裂体:一种新的核反应》的文章。在这篇论文中他们提出了对哈恩的“破裂”的理论解释,第一次提出了核裂变概念,迈特纳还根据爱因斯坦的质能公式作出预言:1个铀核裂变成1个钡核和1个氪核时,会释放出200兆电子伏的巨大能量,这个能量是通常物质燃烧释放的化学能的几百万倍。核裂变概念为链式反应和原子能的发现与应用开辟了道路,开启了人类利用原子能的大门。

众多的意外发现推动了科学的发展,改变我们的生活,但为什么只有伦琴发现了X射线?为什么居里夫人能发现钋和镭?为什么苹果砸在牛顿的头上,牛顿会发现万有引力?这些真的是意外吗?古今中外许多科学家是因为一次意外的发现而获得诺贝尔奖的,这样或那样的意外让科学家发现了青霉素、发现了幽门螺旋杆菌、发现了维生素……

机会喜欢有准备的头脑,一些看似意外的事情其实是必然的。只有那些执着追求、不懈努力的人才会发现意外中的真正含义。

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