登陆注册
2671500000014

第14章 与物理学家相约(5)

伦琴三岁那年全家迁往荷兰的阿佩尔多恩,他就在那里上小学和中学。伦琴学习成绩一般,喜欢运动,动手能力强,有点淘气。1865年,伦琴进入瑞士苏黎世工业学院,攻读机械工艺。1868年毕业,获得机械工程学位。伦琴在苏黎世相继受到热力学创始人克劳修斯和著名物理学家孔特(1839~1894)的影响,走上了物理学研究的道路。1869年在孔特的指导下,他写出了第一篇物理学论文《气体的研究》,获得了苏黎世工业学院理学博士学位。1875年以后,他任霍恩海姆农学院物理学教授、斯特拉斯堡大学理论物理学副教授等职。1879年任吉森大学物理学教授。1889年任维尔茨堡大学物理学教授和物理研究所所长,1894年任校长。1896年成为柏林科学院和慕尼黑科学院的通讯院士。同年英国伦敦皇家学院授予他伦福德奖章。1900年美国哥伦比亚大学授予他巴纳德奖章。同年伦琴到慕尼黑大学就任物理学教授和物理研究所所长。

伦琴对物理学的最主要贡献,是发现了X射线,又叫做伦琴射线。

早在1836年,法拉第就发现在稀薄气体中放电会产生美丽的辉光。1876年德国物理学家哥尔德施泰因(1850~1931)正式称这种放电是“阴极射线”。当时欧洲学术界对“阴极射线究竟是什么”的问题展开了长期而激烈的争论,伦琴也卷了进去,进行了系统的研究。1895年11月15日,伦琴准备用克鲁克斯管作荧光实验,为了排除外界对放电的影响和避免管内光线外漏:特地用黑纸板做了一个套子,把放电管套起来。然后他在暗室里接通电源,检查放电管有无漏光。检查完毕,正要切断电源的时候,突然发现一米远的小实验台上有闪光。伦琴立即进行检查,查明这种闪光是从小实验台上一个荧光屏发出来的。他顾不得吃饭,立即重复上述实验,甚至把荧光屏放在两米远的地方还是能观察到闪光。他确信这个现象绝不是阴极射线造成的,因为它只能穿透几厘米厚的空气。他断定存在着一种新的射线。

为了验证自己的想法,年过半百的伦琴依靠他特有的毅力,吃、住在实验室,一连做了七个星期的秘密实验。试验过各种各样的材料,几千页的书,厚厚的玻璃板,二厘米厚的木板,几厘米厚的硬橡胶……这种新射线都能穿透。有一次,当伦琴把手放到放电管和荧光屏之间的时候惊呆了:他在屏上看到自己的手完全变了样,好像是拼凑起的几根黑糊糊的干树枝。当伦琴清醒地知道这干树枝就是手指骨骼的时候,他激动得几乎要跳起来。他立即回家把自己的发现告诉了妻子。据说当时妻子正在生他的气,责怪这么长时间不回家,说他有意编造“发现”骗她。于是伦琴把妻子带到实验室,请她帮忙做个实验。他让妻子把左手放到放电管前面,然后把用纸包好的照相底片放在她的手后面,过了十几分钟,把底片一冲洗,获得了一张手骨的照片——世界上第一张人类活体骨骼的照片。妻子不解地问:“这是怎么回事?”伦琴说:“这是一种穿透力很强的新射线作用的结果。”“这种新射线叫什么名字?”

伦琴摇了摇头回答说:“不知道,它是一个未知数,就叫它X射线吧。”

1895年12月28日,伦琴用《一种新的射线——初步报告》这个题目,向维尔茨堡物理学医学协会作了报告,宣布他发现了X射线,阐述这种射线具有直线传播、穿透力强、不随磁场偏转等性质。这一发现立即引起了强烈的反响。1896年1月4日柏林物理学会成立50周年纪念展览会上展出X射线照片;1月5日维也纳《新闻报》抢先作了报道;1月6日伦敦《每日纪事》向全世界发布消息,宣告发现X射线。这些宣传,轰动了当时国际学术界,论文《初步报告》在三个月之内就印刷了五次,立即被译成英、法、意、俄等国文字。一月中旬,伦琴应召到柏林皇宫,当着威廉皇帝和王公、大臣们的面作了演示。X射线作为世纪之交的三大发现之一,引起了学术界极大的研究热情,据统计,只是1896年一年,世界各国发表的有关论文就有一千多篇,有关的小册子达50种。

1896年3月,伦琴又发表了第二篇论文《一种新的射线(续篇)》。一年以后,发表了第三篇论文《关于X射线性质的进一步观察》,深入探讨了X射线的性质。伦琴的发现很快应用于医学、工业以及科学研究等方面。据说消息传到美国的第四天,美国人就用X射线发现了留在伤员腿里的子弹。

伦琴因为发现X射线,于1901年12月10日荣获诺贝尔物理学奖,成为世界上第一个获得诺贝尔奖的物理学家。伦琴对科学抱着老老实实的态度,为人谦虚,据说他把诺贝尔奖金全部捐献给维尔兹堡大学。

伦琴因患肠癌,于1923年2月10日去世,终年78岁。为了永久纪念这位伟大的物理学家,德国人民在柏林市的波茨坦桥上竖立起伦琴的青铜塑像。国际学术界还作出决定,用“伦琴”来命名X或γ射线的照射量单位。

被命名为频率单位的科学家赫兹

赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857~1894)是德国著名的物理学家,1857年2月22日诞生于德国汉堡的一个律师家庭。

赫兹从小受到父亲广博知识的熏陶,还喜欢动手制作木工,也喜欢画图。在中学上学的时候,他就一心想当工程师。1875年中学毕业后,在莱茵河畔的法兰克福设计局工作了一年,1876年春天去德累斯顿高等技术学院学工程学,秋天应召去柏林的铁道兵团服役。1877年退役,进慕尼黑工业学院学工程学,1878年转入柏林大学。在亥姆霍兹和基尔霍尔(1824~1887)名下学习。不久,亥姆霍兹发现了赫兹的才能,收他到自己的实验室当见习生。1879年赫兹在物理竞赛中成绩出众,荣获金质奖章;年底他完成了博士论文《论旋转体中的感应》,第二年获博士学位,当了亥姆霍兹的助手。1883年任基尔大学理论物理学副教授。1885年任卡尔斯鲁高等工业学院物理学教授。1889年接替克劳修斯任波恩大学理论物理学教授,同年当选为柏林科学院通讯院士。1890年被选为俄国莫斯科协会名誉会员。

赫兹在物理学上最主要的成就是用实验成功地证明了电磁波的存在,并且完善了麦克斯韦的电磁场理论。

1886年10月,赫兹在卡尔斯鲁高等工业学院的物理实验室用放电线圈做火花放电实验,偶然发现和放电线圈靠得很近的另一个开口的绝缘线圈中有电火花跳过。赫兹十分敏感,立即想起七年前未完成的物理竞赛题目,那是亥姆霍兹提出的一个用实验检验麦克斯韦理论正确性的难题。他向自己提出了一个新的任务:用实验检验是否存在麦克斯韦所预言的电磁波。从1886年10月25日起,赫兹开始有计划地进行实验。12月2日,他在感应圈的两根电极上各接一根0.305米长的铜棒,每根铜棒的一头接边长0.407米的正方形锌板。另一头接黄铜小球,两个黄铜小球互相对着,组成发生器。另外,赫兹用一根硬质铜导线弯成圆弧形,两端各接一个可以调节距离的黄铜小球,组成检波器。发生器和检波器相距10米。发生器通电后,赫兹在检波器的两个铜球间隙看到了电火花,实验成功了!这时候,赫兹的心激动得像电火花一样在欢快地跳跃。因为他的实验证明,发生器确实发出了电磁波,并且被检波器接收到了。

接着,赫兹测量了电磁波在真空中传播的速度,但是他计算到的数值是20万千米/秒,和麦克斯韦预言的不一致。因此,赫兹又花了好几个月的工夫,作了一系列检验性实验。检查实验结果是否可靠。其实实验毫无问题,是赫兹计算错了。后来物理学家本凯莱用赫兹的实验数据重新计算,得到电磁波速度是30万千米/秒。1887年11月5日,赫兹满怀信心地给亥姆霍兹寄去一篇题为《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》的论文,阐明实验证明了法拉第和麦克斯韦定论的正确性。亥姆霍兹看后十分高兴,当即用明信片告知赫兹:“手稿已收到。

好!星期四我就把手稿交付排印。”赫兹的论文一发表,顿时成了科学界轰动的人物。赫兹实验庄严地宣告:人类利用电磁波的春天来到了!

后来,赫兹又做了一系列的实验。他研究了紫外光对火花放电的影响,首先发现了光电效应,也就是物质在光的照射下释放出电子的现象。这一发现,成了爱因斯坦建立光量子理论的实验基础。赫兹还通过实验确认电磁波是横波,具有直线传播、反射、折射和偏振等光学性质,并且实现了两列电磁波的干涉,从而全面验证了麦克斯韦光的电磁理论的正确性。1890年以后,赫兹花了比较多的时间和精力,整理了麦克斯韦的理论,进一步完善了麦克斯韦方程组,使它更加完美、对称,给出了麦克斯韦方程组的现代形式。

赫兹对人类文明作了很大的贡献,正当人们期望他再作贡献的时候,骨癌过早地夺去了他的生命。赫兹于1894年元旦去世,只活了37岁。他的导师亥姆霍兹赞扬赫兹“才气横溢,性格坚毅,用自己极短暂的一生解决了一个世纪以来许多科学家所没有解决的一系列重要的问题”。1896年3月24日,俄国著名物理学家波波夫(1859~1906)用“海因里希·鲁道夫·赫兹”这一串字母,拍发了世界上第一份电报。后人为纪念赫兹,用他的名字来命名频率的单位,简称“赫”。

普朗克与普朗克常数

普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858~1947)在物理学上最主要的成就是提出著名的普朗克辐射公式,创立能量子概念。

普朗克是德国著名的物理学家,1858年4月23日诞生于德国基尔的一个高级知识分子家庭。

普朗克从小受到严格的正规教育。1867年普朗克跟随父亲来到慕尼黑,进入马克·辛密里恩大学预科学习。1874年考入慕尼黑大学,第二年因病中断学业。病愈后转入柏林大学。1879年普朗克回到慕尼黑大学,以题为《论热力学第二定律》的论文取得物理学博士学位。第二年取得讲授理论物理学的资格。1885年普朗克任基尔大学理论物理学非常任教授。1888年普朗克接替已去世的基尔霍夫,任柏林大学理论物理学教授,1892年晋升为终身教授。1894年当选为普鲁士科学院数理学部委员,1912年任普鲁士科学院常务院长。1918年荣获诺贝尔物理学奖。1926年当选为英国伦敦皇家学会外国会员。1930年被任命为柏林威廉皇家研究所所长。

19世纪末,人们用经典物理学解释黑体辐射实验的时候,出现了著名的所谓“紫外灾难”。

虽然瑞利、金斯(1877~1946)和维恩(1864~1928)分别提出了两个公式,企图弄清黑体辐射的规律,但是和实验相比,瑞利-金斯公式只在低频范围符合,而维恩公式只在高频范围符合。

从1896年开始,普朗克对热辐射进行了系统的研究。他经过几年艰苦努力,有时候甚至废寝忘食,终于导出了一个和实验相符的公式。他于1900年10月下旬在《德国物理学会通报》上发表一篇只有三页纸的论文,题目是《论维恩光谱方程的完善》,第一次提出了黑体辐射公式。12月14日,在德国物理学会的例会上,普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中,他激动地阐述了自己最惊人的发现。他说,为了从理论上得出正确的辐射公式,必须假定物质辐射(或吸收)的能量不是连续地而是一份一份地进行的,只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子辐射频率,是v的能量的最小数值E=hv。其中h,普朗克当时把它叫做基本作用量子,现在叫做普朗克常数。

普朗克常数是现代物理学中最重要的物理常数,它标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”。1906年普朗克在《热辐射讲义》一书中,系统地总结了他的工作,为开辟探索微观物质运动规律新途径提供了重要的基础。

普朗克走上研究自然科学的道路,在很大程度上应该归功于一个名叫缪勒的中学老师。普朗克童年时期爱好音乐,又爱好文学。后来他听了缪勒讲的一个动人故事:一个建筑工匠花了很大的力气把砖搬到屋顶上,工匠做的功并没有消失,而是变成能量贮存下来了;一旦砖块因为风化松动掉下来,砸在别人头上或者东西上面,能量又会被释放出来。这个能量守恒定律的故事给普朗克留下了终生难忘的印象,不但使他的爱好转向自然科学,而且成为他以后研究工作的基础之一。

普朗克进入科学殿堂以后,无论遇到什么困难,都没有动摇过他献身于科学的决心。他的家庭相继发生过许多不幸:1909年妻子去世,1916年儿子在第一次世界大战中战死,1917年和1919年两个女儿先后都死于难产,1944年长子被希特勒处死。但是普朗克总是用奋发忘我的工作来抑制自己的感情和悲痛,为科学做出了一个又一个重要的贡献。

普朗克为人谦虚,作风严谨。在1918年4月德国物理学会庆贺他60寿辰的纪念会上,普朗克致答词说:“试想有一位矿工,他竭尽全力地进行贵重矿石的勘探,有一次他找到了天然金矿脉,而且在进一步研究中发现它是无价之宝,比先前可能设想的还要贵重无数倍。假如不是他自己碰上这个宝藏,那么无疑地,他的同事也会很快地、幸运地碰上它的。”这当然是普朗克的谦虚。洛仑兹在评论普朗克关于能量子这个大胆假设的时候所说的话才道出了问题的本质。他说:“我们一定不要忘记,这样灵感观念的好运气,只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到。”

1947年10月3日,普朗克在哥根廷病逝,终年89岁。德国政府为了纪念这位伟大的物理学家,把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。

第一个两次荣获诺贝尔奖的科学家居里夫人

玛丽·居里(Marie Sklodowska Curie,1867~1934)是法国著名的物理学家和化学家。玛丽原籍波兰,姓斯可罗多夫斯卡,成名后,大家都亲切地称呼她为居里夫人。

1867年11月7日玛丽诞生在波兰华沙的一个名门家庭。

同类推荐
  • 汤小团漫游中国历史系列17(纵横三国卷1):祝融之灵

    汤小团漫游中国历史系列17(纵横三国卷1):祝融之灵

    东汉末年,宦官作乱,外戚专权,大汉帝国风雨飘摇。乱世英雄群起四方,一个个在历史中叱咤风云的重要人物登上了历史舞台,开始了他们逐鹿中原、问鼎天下的漫漫长路……
  • 棉尾兔豁耳朵

    棉尾兔豁耳朵

    小小个头、身体柔弱的棉尾兔母子生活的田野里到处充满了凶猛可怖的敌人,有咬掉豁耳朵左耳一大块皮的毒蛇、凶猛的猎狗和红尾鹰等。为了让棉尾兔豁耳朵能在田野里顺顺利利地长大,妈妈倾尽全部,教会它各种各样的本领和技巧,经过不断努力地练习,豁耳朵成长为一只出色的棉尾兔,既能诱骗猎狗,也能灵活变通的除掉另一只大野兔。可在一次狡猾狐狸的突袭中,妈妈为了保护豁耳朵而遇到了致命的危险……
  • 新黑猫警长第四辑:神秘的“鬼火”案

    新黑猫警长第四辑:神秘的“鬼火”案

    眼睛瞪得像铜铃,射出闪电般的机灵;耳朵竖得像天线,能听见一切可疑的声音!对了,我就是黑猫警长!我用智慧、果敢和卓越的领导才能,带领着白猫警士们消灭一切来犯之敌,侦破一个又一个案件,誓死保卫森林市的安全!黑猫警长的形象和故事已经在中国少年儿童的心中深深地扎下了根。经典不会随时间的磨砺而黯然失色,只会在岁月的砺炼中愈加璀璨!你瞧!黑猫警长又出发了!全新的黑猫警长系列情节更加曲折、引人入胜,大家将会领略到黑猫警长利用高科技破案的风采,在错综复杂的故事中增长知识和智慧!
  • 百慕大的海底基地

    百慕大的海底基地

    失窃的天神钥匙,可怖的地下迷宫,苏醒的远古战神竟然是机器人……还等什么,翻开“奇迹之旅”你就能得到一次前往神秘遗址的机会!一场惊心动魄的冒险旅途!数轮挑战智力的头脑风暴。
  • 告诉世界我能行3:掌控决定成败的38个处世细节

    告诉世界我能行3:掌控决定成败的38个处世细节

    葛永慧编著的《告诉世界我能行3:掌控决定成败的38个处世细节》适合7到12岁的小学生阅读。它用通俗易懂、案例解析的方式,详尽描述并解答了孩子们常常会遇到的“成长的烦恼”,非常有助于小学生自己解决成长困惑。希望每个孩子都能从本书中获得有益的指导,让成长变得不再烦恼。当然,如果可以,不妨和爸爸妈妈还有老师一起看看这本书,让他们了解我们在想什么、要做什么,和他们一起消除烦恼,享受成长的快乐。
热门推荐
  • 小女花不弃(林依晨、张彬彬主演)

    小女花不弃(林依晨、张彬彬主演)

    林依晨、张彬彬主演热播剧原著。一对骗婚搭档逃跑时慌不择路摔下悬崖双双穿越。她成了这世的乞丐小丫头。他成了俊颜如花、富可敌国的世家掌权人。命运在十三年后再一次让两人相遇。相见不相知,她苦苦压抑隐藏着秘密和他相处。似曾相识,他在悔恨与心动中挣扎。花不弃的身世一经揭开会引起怎样的风波?前世今生的义兄,飞云堡少主,神秘的莲衣客,谁才是和她不离不弃的同路人?
  • 开拓机遇 应对挑战——在金砖国家领导人非正式会晤上的发言

    开拓机遇 应对挑战——在金砖国家领导人非正式会晤上的发言

    2015年11月15日,金砖国家领导人非正式会晤在土耳其安塔利亚举行。国家主席习近平在会上发表题为《开拓机遇 应对挑战》的重要讲话。
  • 浮世有清欢

    浮世有清欢

    清霜染落叶,浅缘醉流年。许是相思起,却是故人归。自古套路得人心,端木钰新十岁时用层层套路和一个包子,拐到一个萌系青梅,甜系养成宠溺至极;不动声色除情敌,恰逢其时送体贴,设下天罗地网,来套路一个人的心。然而越是触手可及的人,似乎越是咫尺天涯,有的人就像一束白月光,无毒无害,似乎触手可及,但却永远都勾不到。终得及笄,却卷入一场阴谋,果然有些事情是一开始便躲不过的;浓雾遮盖下的私欲阴谋,原来一切只是被推着前进罢了;那些看起来毫无关联的事情,却有着千丝万缕的联系;看似偶然的初遇,却是必然。浮世万千,吾爱有三,卿为朝朝暮暮。。。
  • 多如狗毛的男人

    多如狗毛的男人

    世界的独行正是这个世界的力量所在,如果这个世界顾及每个人细枝末节的小事,又怎么被成为世界呢?自己的孤独也是自己的力量,自己愿意孤独的和这个独行的世界在一起。只要这个世界不会灭亡,这个世界所拥有的不确定的变化,还有它广博的爱永远不会背叛自己。有了它的力量,自己会在生活这条长河里无所畏惧,奋力直前直到生命老去的那一刻。
  • 神秘的UFO(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的UFO(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
  • 思维乱流

    思维乱流

    思维的历史分为以下部分。一,对数学模型极度崇拜的(指数爆炸)二,发现了冥冥之中存在的规律并决定一直遵守这些(神诫不灭)三,长期执行神诫之后,并且形成不灭的习惯,可能会迎来新的巨大的转变(斗转星移)四,结合前面的所有阶段,发现了历史里面的各种美好,且要用美好的词汇来形容(星耀璀璨)五,美和丑,好和坏,都是阴阳的体现,如果思维可以达到至高规律阴阳的境界,那么则称为(阴阳星象)六,思维若是能超越这个宇宙,这个大世界,没有阻拦,可以囊括任何空间时间,无拘无束,一切融为一体,似乎就是大爆炸时那个奇点了(混沌之点)
  • 系统逼我做超人

    系统逼我做超人

    别人的系统给个无敌金手指啥的,而且还附带撒娇卖萌暖被窝。这个破山寨系统倒好,除了给点辣条就是棒棒糖,没事还威胁吃不完就滚回去重修……什么浪漫满屋,都与我渐行渐远!
  • 重生窈窕庶女

    重生窈窕庶女

    找到过继侯门的亲爹,才知道他已另娶贵女,本是嫡出却成了庶女。错信骨肉亲情,孪生弟弟被害,她更沦为二妹的陪嫁贱妾。以为夫君真爱,却在利益面前,亲手把她送到别人床榻上!当柳钉扎满了手指,她于棺材中得知了所有真相,原来,全部都是谎言!重生醒来,亲人还在,尚未寄人篱下,命运正走到转折点。她步步为赢,从默默无闻的村姑小娘子,到名满天下的医学圣手,她就是要翻转侯门,玩弄那些伤害她的人之命!……让母亲和离,帮幼弟建功,救郡王之命,她扬名天下;侯门王府求她治病,无轿不往,无金不起,无名不看;穷人看不起病,她自掏腰包,救治灾民,赢得皇帝赞誉;她亲爹伪善?让他跪下来求她认祖归宗!那后母恶狠?让她尝尝下堂妻的滋味!她妹的娇纵?让她知道什么是庶女有毒!这一世,她携前世医理重生,保母护弟,谁欺亲人,她必千倍讨回!推荐新文《世子的侯门悍妻》:
  • 气场成功学:解密大人物的成功智慧

    气场成功学:解密大人物的成功智慧

    财富气场将告诉你,如何像高人一样赚钱。魅力气场将告诉你,如何魅力四射。社交气场将告诉你,如何拥有朋友遍天下的人脉。职场气场将告诉你,如何在职场上如鱼得水。幸福气场将告诉你,幸福生活的秘密就在你的气场中。《气场成功学:解密大人物的成功智慧》,帮你从内到外打造强大气场。
  • 痞子皇后

    痞子皇后

    可是还没画几笔,另一头的声音高过了染修夜这边,画下最后一笔,染七七又闪到另一边。“小姐啊,你可不可以画完这边再画另一边啊,这样三心二意的能画好吗?”真难为她宝离一个还未出嫁的黄花大闺女了竟然跟着后面看这个。“哎呀,两边都很精彩我不想漏掉啊!”不然这可是大大的损失。眼中闪动着异样的神采,七七一一在纸上将这些招数画下。这不到一炷香的功夫,两边房中的人像是相互较劲一般,一下叫……