門捷列夫
元素周期律的發現
1867年,俄羅斯聖彼得堡大學來了壹位年輕的化學教授。他是門捷列夫。作為壹名化學教授,門捷列夫大部分時間不是在實驗室,而是在研究中。手裏總是拿著壹副牌,翻來覆去,重新排列,再重新排列。不要邀請卡友,也不要去別人的桌子。
兩年後的壹天,俄羅斯化學會專門邀請專家進行學術討論。壹些學者帶來了論文和壹些樣品,只有門捷列夫是空手的。學術討論進行了三天。三天時間裏,大家各抒己見,熱鬧非凡。門捷列夫是唯壹壹個保持沈默的人,只是瞪著壹雙大眼睛,豎起耳朵,有時還皺起眉頭。
眼看討論即將結束,主持人躬身說道:“門捷列夫先生,您有什麽建議嗎?”門捷列夫沒有說話,起身走到桌子中央,從口袋裏拿出右手,然後壹副牌扔在桌子上,讓在場的人都吃了壹驚。門捷列夫愛打牌,化學界的朋友早有耳聞,但也沒那麽差。這麽嚴肅的場合為什麽不開個玩笑?
只見門捷列夫手裏拿著亂七八糟的牌,三下兩下整理出來,給大家看。這時大家才發現,這不是壹張普通的撲克。每張卡片上都寫著壹種元素的名稱、性質和原子量。共有63張卡片,代表了當時已經發現的63種元素。更奇怪的是這壹副牌有七種顏色:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。
門捷列夫真不愧是打牌老手。不壹會兒,他在桌子上排列了壹個卡片陣列:豎著看是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,橫著看那七種顏色的卡片就像是畫出來的光譜段,每隔七張卡片就有規律地重復壹次。然後門捷列夫喃喃地講述著每壹種元素的性質,對它了如指掌。周圍人都傻眼了。他們在實驗室裏鉆了十幾年,幾十年,卻想不到壹個年輕人打牌就能得出這個道理。說他不服氣似乎也有道理,但他又有些不願意這麽說。
這時,壹直坐在旁邊看熱鬧的門捷列夫的老師大胡子氣得壹拍桌子站了起來,用老師刺耳的聲音說:“快把妳的魔術收起來。作為壹個教授和科學家,妳在實驗室裏不是老老實實做實驗,而是異想天開,攤上牌會發現壹些規律。這些元素只是任妳擺布嗎?..... "老人越說越激動,壹邊收拾東西準備離開,其他人紛紛站起來,討論也就此不了了之。
門捷列夫堅信他是對的。回家後,他繼續推這副牌。當他遇到無法連接的東西時,他認定還有新元素沒有被發現。他臨時補了壹張空牌,於是壹口氣預測了11未知元素,套牌74。這是最早的元素周期表。
隨後的幾年裏,門捷列夫預言的11元素陸續被發現,住進了他的周期表,尤其是後來氦、氖、氬、氪、氙、氡的發現,為周期表增加了壹個新的家族。元素的世界壹目了然,它就像壹個大地圖,以後的化學學習都要靠這個指引圖。
牛墩
少年時代的牛頓並沒有像高斯和維納那樣,在早年就表現出卓越的科學天才。也沒有像莫紮特那樣表現出驚人的藝術天賦。和普通人壹樣,他輕松愉快地度過了中學時代。
如果說他和其他孩子有什麽不同的話,那就是他的動手能力相當強。他是壹輛可移動的水車;做了壹個可以測量準確時間的水鐘;還制作了壹個水車風車聯動裝置,使風車在無風時可以靠水力驅動。
15歲時,壹場罕見的風暴襲擊了英格蘭。狂風呼嘯,牛頓的房子搖搖晃晃,好像要倒了。牛頓被大自然的力量迷住了,他想測試颶風的力量。他冒著暴風雨來到後院,逆風奔跑,隨風跳躍。為了接受更多的風,他幹脆掀開鬥篷跳了起來,確定了起點和落點,仔細測量了距離,看風把他吹了多遠。
牛頓1661考入劍橋大學。雖然他在中學時是個優秀的學生,但劍橋大學集中了世界各地的尖子生,學習成績趕不上別人,尤其是數學。但他並沒有氣餒,就像少年時喜歡思考問題壹樣,穩紮穩打地學習,直到徹底理解。
大學前兩年,他不僅學習了算術、代數和三角學,還學習了歐幾裏得的《幾何原本》,彌補了過去的不足。他鉆研笛卡爾幾何,熟練掌握坐標法。這些數學知識為牛頓後來的科學研究奠定了堅實的基礎。
四年後,他從劍橋大學畢業。1666年的壹天,牛頓邀請他的母親和兄弟姐妹到他的房間。房間裏壹片漆黑,只有壹縷陽光透過窗戶上的壹個小洞照射進來,在墻上反射出壹個白點。牛頓告訴他們註意墻上的光點。他手裏拿著壹個自制的棱鏡,放在光的入口處,讓光折射到對面的墻上,突然在光點附近反射出壹條壯麗的光帶。如同雨後晴空中的彩虹,這條絲帶由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成。牛頓和他的親戚們觀看了自然場景的人工再現。後來牛頓用第二個棱鏡將七種單色光合成白光。他用白光分解實驗宣布了光譜學的誕生。
牛頓在探索光和顏色的奧秘,同時也在探索引力的奧秘。他從蘋果從樹上掉下來的事實中發現了萬有引力定律,並從數學上論證了萬有引力定律,把力學確立為壹門完整、嚴謹、系統的學科。他在總結前人研究成果的基礎上,通過自己的觀察和實驗,提出了“運動三定律”。這三個定律和萬有引力定律同構,成為宏偉的機械大廈的主要支柱。這座機械建築是現代天文學和力學發展的基地,是機械、建築等工程技術發展的基地,是機械唯物主義統治自然科學領域的基地。建造了壹座宏偉的機械建築。
瓦
瓦特出生在英國的格林諾克。因為家裏窮,他沒有機會上學。他先是在壹家鐘表店當學徒,然後在格拉斯哥大學當儀器修理工。瓦特聰明好學。他經常抽時間去聽教授們的講座。再加上他整天擺弄那些樂器,見識也不淺。
1764年,格拉斯哥大學收到壹臺紐科門蒸汽機需要修理,任務交給了瓦特。瓦特修好後,看著他多麽努力,就像壹個老人氣喘籲籲,負重行走,覺得應該改進。
他註意到主要問題是缸體每次隨蒸汽忽冷忽熱,忽冷忽熱,浪費了大量熱量。能不能保持低溫,活塞照常工作?於是他自費租了壹個地窖,收集了幾臺報廢的蒸汽機,決心造壹臺新機器。
從此,瓦特整天擺弄著這些機器,兩年後,他終於有了新的面貌。但是試著點火的時候,缸裏漏的到處都是。瓦特盡力用毛氈和防水油布把它包起來。幾個月過去了,他還是沒能解決這個問題。
壹天,他蹲在缸前觀察漏氣的原因。他不小心帶著熱氣沖了出去。他慌忙躲開,右肩又紅又腫,就像被熱刀割了壹樣,難受極了。他真的很沮喪。這時,是他的妻子給了他勇氣,她的鞭策激起了她繼續研究的雄心。
他回到地下實驗室,再次瀏覽過去的數據,振作精神,繼續工作。累了就壹直讓爐子燒壹壺水,喝茶。壹天,在喝茶的時候,他看著移動的壺蓋。他看著爐子上的壺和手裏的杯子,突然有了靈感:茶要涼了,倒進杯子裏;如果蒸汽是冷的,為什麽不把它“倒”出鋼瓶呢?
考慮到這壹點,瓦特立即設計了壹個與汽缸分離的冷凝器,熱效率提高了三倍,而用的煤只有原來的四分之壹。這個關鍵地方壹突破,瓦特頓時覺得前途壹片光明。他去大學問布萊克教授壹些理論問題,教授把他介紹給發明鏜床的技術員威爾金。技術人員立即通過鏜孔炮管的方式制作了氣缸和活塞,解決了最麻煩的漏氣問題。
1784年,瓦特的蒸汽機裝上了曲軸和飛輪,活塞可以被從兩邊進來的蒸汽連續驅動,閥門不用人力調節,於是世界上第壹臺真正的蒸汽機誕生了。
楊振寧
楊振寧出生於安徽合肥。他上小學的時候,數學和語文成績很好。中學畢業前,他考上了國立西南聯大,當時他才16歲。20歲大學畢業後,立即進入國立西南聯合大學讀研。兩年後,他以優異的成績獲得碩士學位,並獲準公費赴美留學。他於1945赴美入讀芝加哥大學,並於1948獲得博士學位。65438-0949年,楊振寧進入普林斯頓高等研究院做博士後,開始與李政道合作研究粒子物理。
楊振寧是理論物理學家。他對理論物理的貢獻涉及面很廣,包括基本粒子、統計力學和凝聚態物理,其中粒子物理的貢獻最大。
在粒子物理領域,他最突出的貢獻是1954年與米爾斯壹起提出的Young-Mills場論,開辟了非阿貝爾規範場的新研究領域,為包括弱電統壹理論、量子色動力學理論、大統壹理論、引力場規範理論在內的現代規範場理論奠定了堅實的基礎。
另壹個突出的貢獻是在1956年,他與李政道合作,深入研究了當時令人費解的θ-τ之謎,即所謂的K介子後來以兩種不同的方式衰變,壹種衰變為偶宇稱態,另壹種衰變為奇宇稱態;如果弱衰變過程的宇稱守恒,那麽它們壹定是兩個宇稱態不同的K介子。但從質量和壽命來看,它們應該是同壹個介子。
楊振寧和李政道通過分析認識到宇稱在弱相互作用中可能不守恒。他們仔細檢查了所有過去的實驗,並確認這些實驗沒有證明弱相互作用中的宇稱守恒。在此基礎上,他們進壹步提出了檢驗弱相互作用中宇稱不守恒的幾種實驗方法。次年,這壹理論預言被吳健雄小組的實驗所證實,他們也因此獲得了1957諾貝爾物理學獎。
在粒子物理方面,楊振寧的貢獻包括:與李政道合作的費米-楊模型,兩分量中微子理論,與李政道和R. O 'Hemei合作的電荷與時間反轉的軛變換和交換不守恒的分析,與李政道合作的高能中微子實驗分析和W粒子的研究。宇稱不守恒分析與吳大軍合作,規範場積分形式理論,規範場與纖維叢的關系與吳大軍合作。與鄒祖德合作的高能碰撞理論等等。
楊振寧記得他的父親楊武之的遺產:當妳活著的時候,妳應該記住國家的恩典。他是1971年夏天第壹個訪問中國的美國科學家。他說:“作為壹名華裔美國科學家,我有責任幫助這兩個與我息息相關的國家架起理解和友誼的橋梁。在中國科技發展的路上,我應該貢獻壹些力量。”。楊振寧是這樣說的,也是這樣做的。20多年來,他頻繁穿梭於中美之間,進行了許多卓有成效的學術接觸。
大衛
大衛小時候是有名的浪子。雖然他很聰明,但他就是不想學。上學的時候,他總是壹個口袋裏裝著魚鉤和魚線,另壹個口袋裏裝著彈弓。上學前,他總是去河邊打鳥,抓魚。
父親去世後,母親無法帶著五個孩子生活,只好把大衛送到壹家藥店當學徒。到了月底,其他人拿到了工資,但大衛沒有拿到他的那份。大衛伸手向老板要,老板卻當著眾人的面狠狠的給了大衛壹拳,說:“妳怎麽敢伸手要錢?”店裏的師徒哄堂大笑。
大衛在哪裏受過這樣的羞辱?從此,他下定決心要浪子回頭,好好學習。他利用藥房的條件研究化學。這時,貝多茲教授成立了壹個氣體療養院,大衛被邀請壹起工作。在這裏,大衛發現了壹種“笑氣”,大衛的名聲大振。
1803年,大衛當選為皇家學會會員。他知道機會難得,所以他更加努力地學習。在眾多研究課題中,大衛對伏打電池的電解特別感興趣。他認為電能能把水分解成氫和氧,所以它也壹定能把其他物質分解成新元素。化學上常用苛性堿,試試吧。
於是他把壹塊苛性鈉制成水溶液,然後通電。溶液立刻沸騰加熱,兩根電線附近出現氣泡。大衛壹開始以為燒堿分解了,後來發現跑出來的氣體是氫氣和氧氣,也就是說只分解了水,燒堿根本沒動。
大衛的固執要出現了。水攻不行,那就火攻。這壹次,在他融化了苛性鈉後,他打開了電源。嘿!導體與苛性鈉接觸的地方出現小火苗,呈淡紫色。這讓大衛非常高興,但他很快又擔心起來。如何收集這種物質?熔體溫度過高,易燃。分解的時候會著火。看來火攻也不是個好主意。
165438+10月19是英國皇家學會壹年壹度的貝克勒爾講座的日子。大衛滿懷希望,這次他可以帶壹個新發現的元素。但是舉報日期快到了,還是沒有電解燒堿的線索。他苦思了十多天,那天突然想出了壹個好主意:把苛性堿稍微弄濕,使它剛好導電,不含殘留水。
濕燒堿很簡單。只要放在空氣中壹會兒,它就會自動吸收水分,在表面形成壹層濕層。大衛這次真的成功了。他電解金屬鉀。
錢三強
錢三強在法國留學期間,曾在巴黎大學鐳科學研究所居裏實驗室和法國研究所核化學實驗室工作。在此期間,錢三強在核物理領域取得了許多成就。
首先,他與約裏奧·居裏合作,用中子撞擊鈾和釷,獲得放射性鑭同位素,通過它們的β射線能譜證明是同壹種同位素。這是解釋當時很快發現的核裂變現象的有力支持。
他還從理論和實驗上首次確定了50000電子伏以下中低能電子的射程和能量之間的關系。並與Bouysiai和Bachle合作,首次測量了鐠α射線的精細結構,與電子內轉換的γ射線譜符合得很好。
他最大的成就是和他的妻子何惠澤,兩個法國研究生薩斯特勒和韋內隆合作,發現了鈾的三分和四分現象。他們對這個發現非常興奮,但是沒有馬上發表,因為當時科學家壹致認為核裂變只有二元裂變才有可能。錢三強根據實驗繼續分析研究,最終得出了能量與角分布的關系,從實驗和理論兩方面對三分法現象進行了全面的探討。
經過十幾年的檢驗,這壹發現得到了認可,特別是自20世紀50年代獲得新的實驗手段以來。從第二瓣的同位素質譜、射程和發射角來看,他的解釋與實驗證據和計算機計算結果是壹致的。這壹發現被認為是二戰後法國科學院居裏實驗室和核化學實驗室的第壹個重要成果。
在錢三強即將返回祖國的時候,伊奧裏奧·居裏夫婦給他做了壹個鑒定,上面寫著:這十年間,在來我們實驗室指導工作的同時代人中,錢三強是最優秀的。這麽說並不誇張。
回國後,錢三強培養了壹批從事核科學研究的人才,建立了中國核科學研究基地。1955以來,參與了原子能事業的創建和組織工作,將近代物理研究所改制為原子能研究所,領導和推動了這壹事業及相關科技工作的發展,為中國科學院和中國原子能事業的建設、規劃和學術領導做出了貢獻。
諾貝爾
諾貝爾的父親是壹位天才的發明家,致力於化學研究,尤其是炸藥。受父親的影響,諾貝爾從小就表現出頑強勇敢的性格。他經常和父親壹起去試驗炸藥。多年跟隨父親學習炸藥的經歷,也讓他的興趣迅速轉向應用化學。
1862年夏天,他開始研究硝化甘油。這是壹段充滿危險和犧牲的艱難旅程。死亡壹直伴隨著他。壹次爆炸實驗發生爆炸,實驗室被炸得無影無蹤。五名助手全部遇難,連他最小的弟弟也未能幸免。這場驚人的爆炸事故給了諾貝爾的父親非常沈重的打擊,不久後就去世了。他的鄰居出於恐懼,也向政府起訴了諾貝爾。從那以後,政府不允許諾貝爾在這座城市進行實驗。
但是諾貝爾不屈不撓。他把他的實驗室搬到郊區湖裏的壹艘船上繼續他的實驗。經過長期研究,他終於發現了壹種非常容易引起爆炸的物質——雷酸汞。他用雷酸汞制成炸藥雷管,成功解決了炸藥爆轟問題。這是雷管的發明。這是諾貝爾科學道路上的重大突破。
礦山開發、河道開挖、鐵路建設、隧道開挖都需要大量的烈性炸藥,因此硝化甘油炸藥的問世受到了廣泛的歡迎。諾貝爾在瑞典建了世界上第壹個硝化甘油工廠,然後在國外成立合資公司生產炸藥。但是,炸藥本身有很多不完善的地方。存放時間長了會分解,強烈的震動也會引起爆炸。在運輸和儲存過程中發生了許多事故。鑒於這些情況,瑞典等國政府多次頒布禁令,禁止任何人運輸諾貝爾發明的炸藥,並明確提出要追究諾貝爾的法律責任。
面對這些考驗,諾貝爾沒有被嚇倒。在反復研究的基礎上,他發明了以矽藻土為吸收劑的安全炸藥。這種被稱為黃色炸藥的安全炸藥在火和錘的作用下表現出極大的安全性。這徹底打消了人們對諾貝爾炸藥的疑慮,諾貝爾重新獲得了信譽,炸藥工業也迅速發展起來。
在安全炸藥研制成功的基礎上,諾貝爾開始改進舊炸藥,研究生產新炸藥。兩年後,壹種由火藥棉和硝化甘油混合而成的新型膠體炸藥研制成功。這種新炸藥不僅爆炸力強,而且更安全。它可以在熱輥之間滾動或在熱空氣下壓成繩狀。膠體炸藥的發明受到了科技界的廣泛關註。面對他所取得的成就,諾貝爾並沒有止步不前。當他了解到無煙火藥的優點後,他致力於混合無煙火藥的研究和開發,並在短時間內開發出了壹種新型的無煙火藥。
諾貝爾壹生做出了許多發明,獲得了255項專利,其中包括129種炸藥。就在他彌留之際,他仍然癡迷於新炸藥的研究。
李政大街
李政道出生在上海。他從小就喜歡讀書。他整天都放不下書。他甚至帶著書去洗手間。有時他沒帶衛生紙,但他從未忘記它們。抗戰時期,他去西南讀書,壹路上衣服全丟了,但壹本書也沒丟,而且每次都越丟越多。
1946年,20歲的李政道去了美國留學。當時他才大二,但經過嚴格的考試,他被芝加哥大學的研究生院錄取了。3年後,他以“特殊見解和成果”通過了博士論文答辯,被譽為“神童博士”,當時年僅23歲。
李政道對近代物理學的傑出貢獻是:1956年,他與楊振寧合作,深入研究了當時令人費解的θ-τ之謎,提出了“李義陽假說”,即在基本粒子的弱相互作用中宇稱可能不守恒。後來,這壹假說被中國女物理學家吳健雄的實驗所證實,從而推翻了過去在物理學界被奉為金科玉律的宇稱守恒定律,為人類探索微觀。他還獲得了1957諾貝爾物理學獎。
科學作品在發表的第二年就獲得諾貝爾獎,這還是第壹次。在此之前,李政道是歷史上第二年輕的諾貝爾獎獲得者。
李政道在其他方面的重要工作包括:
1949與m .羅森布拉特和楊振寧合作提出了普適費米弱相互作用和中間玻色子的存在。
1951中提出水力學中二維空間不存在湍流。
1952與D. Piness合作研究固體物理中極化子的結構。同年,他與楊振寧合作提出了統計物理中關於相變的楊振寧-李政道定理和李陽單圈定理。