二十世纪,被人们称为“原子时代”。
发展史
原子时代经历了漫长的发展史。十九世纪末到二十世纪初,社会关系的发展奠定了原子时代的社会经济基础。从上世纪九十年代初开始,物理学中使全世界感到鼓舞的那些发现,则为原子时代在
自然科学和技术方面作好了准备。
十九世纪末
原子科学家收到了发自原子内部的信息——
x光,接着发现了神秘的
放射线和
放射元素,使人们首次感受到原子核能的伟力;随后又揭示了核裂变之谜,打开了巨大的原子能库。
二十世纪四十年代后
一九四二年
在费米主持下实现了人类首次驾驭原子核能的伟大壮举。但是,在战火纷飞的年代里,人类智慧的结晶,首先被用来制造威力无比的杀人武器——
核弹。
一九四五年
第一颗原子弹问世,接着又出现了威力更大的
氢弹。从此,核技术与核武器一道,被核大国送进了“保险柜’’,成为核垄断的资本,在核角逐中,
核潜艇、核军舰也相继诞生,成为强大的海上核威摄力量。
一九五一年
世界上诞生了第一座核电站。当时,它虽然很幼小,勉强能点亮一排房子里的电灯,向人们报道原子科学春天到来的喜讯。
一九五九年
一九六零年
诞生了第一般核动力商船。
核电站成了当代电力工业的生力军,核能炼钢和核供热向人们展示了核能利用的美好前景,神通广大的
放射性同位素在为人类服务中大显身手。工业上的射线无损检验、示踪原二产检测,农业上的
辐射育种、辐射治虫,医学上的辐射治癌、射线诊断等等,都取得了出色的成果。此外,中子照相、
原子电池、核时钟的应用又创造了新的奇迹。
在向核子世界进军中;科学家打开了比原子核小得多的核子新天地,驱使小小的核子为人类服务,并且找到了征服核子的强大武器——
粒子加速器。
“原子”的命名
假如问到是谁第一个提出“原子”这个奇特概念的,有人一定会毫不犹豫地回答,应该是二千五百年前的古希腊人
德谟克利特。然而,事实上最早提出“原子”一词的是德谟克利特的老师
留基伯。只不过德谟克利特对原子下了更具体的定义罢了。
德谟克利特在教导他的学生时指出,从
星球到
岩石古希腊。
德谟克利特认为世上万物是由不同形态的原子构成的。譬如,空气和其他的气体是由微小而特轻的原子组成的。水的原子则比气体原子重而大,而且相互问有粘合力。水和其他液体之所以流动性好,是因为它们的原子表面十分圆滑。他还想象,固体的原子自然比气体或液体的原子更大更重。而且,因为固体原子表面十分粗糙,所以一经结合,就很难把它们分开来。德谟克利特的朴素“
原子论”已经触及了物质结构的本质。但是,因受当时历史条件的限制,他固执地认为,原子是绝对不可分割的,带有顽固的片面性,
中国古时候,也有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”之说,这种看法闪烁着朴素的辩证法思想光芒。但这种说法只承认物质的无限性,却还没有看到物质结构里不同层次间的差别。
古希腊人德谟克利特,只是一位思想家,而不是实验家,因此他不能用形象的实验来验证他的思想,致使粗浅的“原子论”无法在人们的头脑中扎根。
历史故事
费米于1901年9月29日出生于意大利
罗马,父亲是一个铁路职员。费米17岁时入大学求学,毕业时,他以X射线的专题论文在比萨大学获得博士学位。1924年到1926年间,他虽然仅担任
佛罗伦萨大学的讲师一职,但他在理论物理学方面的贡献已引起了世界范围的注意。
1934年,当费米得知约里奥·居里夫妇用a粒子轰击原子核而发现
人工放射性现象后,他马上得出结论,选用中子代替a粒子作“炮弹”,那么,将更有效地引起原子的
人工嬗变。他认为,中子不带电,不受原子核上
正电荷的排斥,易于被
原子核俘获。他和助手们在短短的几个月内,从原子序数最低的氢开始,用中子一个挨一个地“轰”过去,轰击了63种元素,得到了37种
放射性同位素。在实验中,他们还发现,如果先让
中子通过水或
石蜡,中子的速度减慢,反而能特别有效地激发
核反应。这是因为,当中子速度越慢,它停滞在原子核附近的时间就越长,被
俘获的机会就越多。
在用慢中子轰击原子核的反应中,他又发现可生成新的元素。费米因利用慢中子轰击原子核引起有关核反应和利用中子辐射发现新的放射性元素,获得了1938年
诺贝尔物理学奖。
在获奖之后,费米与一些科学家们在核裂变的链式反应研究中,同时预见到制造
原子武器的危险。当时德国的核裂变也已实验成功,他们非常担心德国首先用以制造
原子弹,而美国的政界、军界却反应迟钝。于是,费米、西拉德等科学家于1939年8月一起找到了爱因斯坦,要求借助他的威望上书美国总统罗斯福,提醒政府要切实注意德国的动向和已出现的危险,建议尽一切力量要赶在德国
纳粹分子之前造出原子弹,以消灭法西斯。上书信于10月11日转到罗斯福手中,他立即下令成立铀矿顾问委员会,并拨了研究经费,1941年12月6日,日本偷袭
珍珠港的前一天批准了制造原子弹的庞大工程计划。为保密而取名“
曼哈顿计划”。
1942年12月2日,以费米为首的一批美国科学家建造了第一座原子反应堆,它座落在美国芝加哥大学的校园里。人们利用
原子能的时代从此开始。当时这个反应堆的建造提供了必要的数据。
1945年7月16日5时30分,一颗叫“三位一体”的钚弹在新墨西哥州的荒野试爆成功。其爆炸力相当于2万吨TNT炸药。1945年8月6日,
美国将一颗重5吨的
铀弹投向了日本广岛,它的巨大杀伤力震惊了世界。
人物评价
在科学研究上,费米主张把全部精力放到课题上。他曾说过:“说实在的,我并不比你聪明。科学上有许多尚未解决的问题,凡是把全部精力放在这些问题上的人,都可以得到解决;只要有丝毫心不在焉,就没法得到解决。”并主张:“作为一个学生要会解答习题,但作为一个研究工作者,则要会提出待解决的问题。”
费米不但是一个杰出的物理学家,也是一位好老师。据杨振宁回忆,费米讲课非常清晰透彻,对研究生悉心指导,经常把午餐时间用于和研究生讨论问题。他的学生中,有不少获得了诺贝尔物理学奖金。杨振宁、李政道,以及因发现反质子而获奖的美国物理学家张伯伦和
西格里等都是他的门生。
费米在工作中的自信,是出自于他的科学作风;试验的胆量出自于他的远见卓识。1942年12月2日凌晨,当着手启动这世界上的第一个核反应堆时,最后一根
镉棒都撤出来了,
中子释放达到最高速率,人人都感到心惊肉跳,只有费米一人,不吭一声,严肃仔细地检查着他在计算尺上拨弄出来的结果……1945年7月15日夜间,第一颗原子弹试验的引爆时间即将来临。在中心控制所里,人们正难以控制住极度紧张的情绪,变得焦躁不安,他们知道马上就要释放出人类还从未经历过的一种极可怕的力量。负责总设计的奥本海默和指挥这次行动的高级军官格罗夫斯将军都焦灼万分,疑虑丛生,只有费米镇定自若,正在把一张纸撕成小条,以便用这些纸条来计算原子弹爆炸时压力波的强度。
1954年11月28日费米因
胃癌逝世于美国的芝加哥,年仅53岁。