[离奇事件]最离奇的一次科学发现

[离奇事件]最离奇的一次科学发现

  人人都知道放射性。医院里有“放射科”,原子弹的放射性会产生致命的放射病。 可是您知道放射性发现的故事吗?那可是科学史上最离奇的一次发现,因为它是在 三个错误基础上作出的一个发现!

  1895年11月8日,德国物理学家伦琴发现了X射线以后,迅即引起了全世界强烈的震动。当全世界物理学家都确信这一发现是千真万确以后,紧接着对X射线的物理性质 展开了激烈地争论。当时有两种针锋相对的看法:一种看法认为X射线是一种粒子流,如同阴极射线是电子的流动一样(错了);另一种看法则认为X射线是一种电磁波 (对了)。德国物理学家大多支持后一种看法。

  第一个错误:从推理开始

  当时法国有一位伟大的数学家叫彭加勒,他非常关心当代物理学的进展。1896年1月 20日,在法国科学院周会上,彭加勒把伦琴的X射线照片(─张活人手骨的照片)给 大家看。物理学家贝克勒尔看了以后问彭加勒:“X射线从管子的哪一部分发出?” 彭加勒回答说:“看来是从阴极射线管里阴极对面的玻璃管管壁发荧光的地方发出 来的。”贝克勒尔也持相同的看法,并进一步推断:可见光与非可见光产生的机理 应该是一样的,X射线可能总是伴随着荧光出现时才出现(错了!)。贝克勒尔是一 位基本上只信赖观测的实验物理学家,他总是尽可能小心地回避推理,但这一次他 却非常相信自己的推理:X射线与荧光之间极可能有密切关系。他决定立即用实验来证实他的这一推断。

  贝克勒尔是很幸运的,他有极优越的条件可以立即着手进行实验,他的父亲是荧光 方面的专家,而且特别熟悉铀。贝克勒尔继承父业,也非常熟悉荧光物质,而且实验室里还有现成的一种铀盐:硫酸铀酰钾。他决定用这一种铀盐开始实验。

  实验的构思是这样的:用黑色厚纸严密包好照相底片,使底片不受阳光作用,但可受到X射线作用(X射线可以穿透黑色厚纸)。在纸封附近放两块铀盐,其中有一块铀盐用一枚银币与纸封隔离,然后,用阳光照射这两块铀盐,使它们发出荧光。如果发荧光的物体可以产生X射线,那么底片上将留下明显不同的痕迹。

  第二个错误

  当贝克勒尔把底片冲洗出来以后,一切和他预料中的完全一样,用银币隔着铀盐的 那一张底片上,留下了轮廓分明的银币“影子”。看来,贝克勒尔一定非常满意他 的推断:发荧光的铀可以发射X射线,很可能是正确的。不过贝克勒尔的信条是:要不厌其烦地反复实验,决不要轻易相信一两次实验的结论。

  1896年2月26日,他想重复做一次上面的实验,但是很扫兴的是天气阴沉,这是巴黎2月份常有的事。他只得把铀盐和密封的底片叠放在─起锁到抽屉里,等待天气转晴再做实验。贝克勒尔当时万万没有想到,2月底的几天阴沉的天气,竟给他带来了意料不到的好运气,也给人类的科学带来了新的认识和光明的前景!

  第三个错误

  3月1日,天气晴朗,贝克勒尔又开始做实验。不知出于什么原因,他把放在抽屉里没有见阳光的底片冲洗出来了。他原以为由于铀盐晶体没有经过阳光晒,铀盐没有发出荧光,因而底片绝对不会感光。但冲洗出来的底片却使他大吃一惊:底片上感 光的程度竟与上次阳光照射过的一样!贝克勒尔立即意识到,他发现了─种非常重要的现象:铀盐晶体即使不受太阳照射,亦即不发荧光时,也可能发出X射线(又错 了!)。但这一发现并没有使贝克勒尔十分激动,因为他一直认为他做的实验,都是在进一步研究X射线,他这时还不知道自己是在一系列错误的假设下进行探索的。

  进一步地研究,贝克勒尔发现所有的铀盐晶体,不论它们是否发荧光,都能够使底 片感光;而其它矿物即使发出极强的荧光,也不能使底片感光。这一发现才真正使他激动起来,连他那一小撮美丽的胡子也因为激动而不断地抖动起来。到了这时, 贝克勒尔才明白,使底片感光的不是什么荧光,也不是X射线,而是一种“新的射线”,其射线源就是铀(对了!)。这种射线后来就取名为“贝克勒尔射线”。

  回头再想,我们将惊异地发现:这一发现竟然是建立在三个错误的假定上:第一, X射线是由发荧光的玻璃产生;第二,其它发荧光的物质也发射X射线;第三,当铀 盐不发荧光时也仍然发射X射线。难怪瑞利勋爵感慨地说:“一个如此奇妙的发现, 竟然起因于─连串虚假的线索,这真是惊人的巧合。科学史上大约很难再出现与这相似的发现。”

  贝克勒尔射线的发现,对物理学有极为重大的意义,因而使他荣获了1903年的诺贝尔物理学奖。在这以前,科学家们坚信原子是最小的、不可再分割的粒子,现在, 铀原子却可放射出一种射线来。还有更使物理学家迷惑不解的是,铀盐晶体不断放 出射线的能量是从哪儿来的呢?

  这种巧合虽然令人惊奇,但是我们不能据此就认为贝克勒尔的重大发现完全是他运气好。我们知道,造成错误最常见的原因就是在实验证据不足的情况下做出普遍性 概括。贝克勒尔在开始研究X射线与荧光之间的关系时,他大概明白自己是在证据不 足的情况下做了一些尚需证实的推断,不然他为什么一再告诫他的助手,要不厌其烦,反反复复地做实验呢?贝克勒尔是一位十分严谨的实验物理学家,他平生最厌 恶的就是轻率地做出概括和在证据不足的情形下提出假说。我们可以想见,他将如何谨慎地用实验来证实自己的推断。在没有十足的证据时,他是不会相信自己的推断的。正因为如此高度重视实验对理论建立的作用,所以他的发现也就具有一定的必然性了。

  来源:化学专业资源库

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