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第17章 化学家的故事(17)

这次难以忍受的旅行,使鲁齐卡最终决定加入瑞士国籍。

南斯拉夫最终失去了这一位立志报国的伟大科学家。

每个人都有自己的祖国,每个人都希望自己的祖国强大和繁荣,也都热爱自己的祖国。鲁齐卡的故事让我们看到了一个报国无望的人的悲哀。

早逝的化学之星——莫斯莱

莫斯莱,20世纪英国著名化学家,对化学元素周期律及周期表的实质性内容的研究颇有贡献。

莫斯莱出生在英国赛特郡的维茅泽城,这是一个极为美丽幽静的小镇,出过许多名人。莫斯莱的家庭是一个科学世家,他的祖父是著名的数学家和物理学家,父亲是动物学家。莫斯莱的母亲和两个姐姐给莫斯莱以很好的学前教育,在他幼小的心灵中,播下了科学的种子。

莫斯莱童年时就聪明好学,悟性过人,他有非常敏锐的观察力,热爱大自然,喜欢动物,尤其喜欢鸟类。他极为耐心地观察他家附近的小鸟,对它们的种类、生活习性、居住地等都知道得很清楚。他父亲的朋友兰开斯特是一位很有名的动物学家,对莫斯莱观察鸟类的才能非常惊奇,称他为“小博物学家”,曾鼓动他长大以后研究动物学,但莫斯莱后来却成了一名化学家。

莫斯莱13岁时,以优异成绩考入了有名的伊顿中学,在中学读书时曾因学习成绩优异,获得过奖学金,毕业后,考入了牛津大学三一学院,并获得了米拉德奖学金。

22岁的莫斯莱借大学放假的机会,到曼彻斯特拜访了著名物理大师卢瑟福。卢瑟福热情接待了他,在谈话中,卢瑟福发现,莫斯莱基础知识扎实,思维清晰,很有培养前途,因此邀他毕业后去曼彻斯特卢瑟福实验室工作。23岁时,莫斯莱毕业于牛津大学,获硕士学位,应卢瑟福之约,到曼彻斯特大学卢瑟福实验室工作,很快他就成了大学的讲师。

在卢瑟福实验室中,他的工作极为出色,成就十分突出。后来,他的同事回忆他说:“他的成功是由于罕见的智力,良好的数学训练,杰出的实验技巧与惊人的毅力相结合。他有一种特殊的持久工作的能力,他喜欢从白天一直工作到黑夜,尤其是问题处在关键阶段时,他总是连续工作15个小时,通宵达旦奋战在实验室。”

在卢瑟福的指导下,莫斯莱开始研究元素放射性的问题,他首先研究了当时所知道的放射性元素放出射线的情况,并把研究结果在英国皇家学会的会报上发表。接着,他又研究了在高真空、高电压的情况下,放射性物质的性质。同时测定了锕的一种蜕变产物的寿命,他经过精心设计和深入研究,测定出其半衰期为1/5000秒,在当时的实验条件下,能完成如此高精度的测定,实属罕见,因此受到学术界的一致称赞。

莫斯莱最杰出的工作是发现了以他的名字命名的定律,即莫斯莱定律。

26岁时,莫斯莱离开了曼彻斯特,到牛津大学工作,开始研究各种元素所产生的特征X射线的波长。

此后的十多年间,莫斯莱系统地研究了各种元素的特征X射线。他借助于一种叫做亚铁氰化钾的晶体,摄取了多种元素的X射线谱。他发现,随着元素在周期表中的排列顺序依次增大,相应的特征X射线的波长有规则地依次减小。莫斯莱根据实验的结果认为,元素在周期表中是按照原子序数而不是按照原子量的大小排列的,原子序数等于原子的核电荷数。原子序数原来就是原子核里的核电荷数!莫斯莱的这个发现,第一次把元素在周期表里的座位和原子结构科学地联系在一起了。

莫斯莱的工作受到高度赞扬,卢瑟福指出:“莫斯莱由于一系列的完美研究赢得了荣誉,他在短短的4年研究中,取得了惊人的成就,认识他的所有人,都预言他有一个辉煌的化学前程。毫无疑问,元素的性质决定于原子序数的结论,是一个伟大的发现,在理论与实验方面都具有深远的意义,这一结论在提高人类对原子结构的认识方面,将成为伟大的里程碑。”

1914年8月,第一次世界大战爆发。当时的英国统治者用堂而皇之的词语,号召人民“保卫祖国”、“维护文明”,莫斯莱因轻信响应征入伍,当了皇家立程兵的一名中尉。卢瑟福出于惜才之心,特意给英国要人写信,要求把莫斯莱从前线调回来,让他从事科学工作,但没有能成功。

战争爆发的第二年,在土耳其加利波利半岛登陆战役中,土耳其军队进攻到莫斯莱所在部队侧翼的200米处。当时莫斯莱正用电话向军队传达命令,一颗土耳其人的罪恶子弹,击中了他的头部,这位年青科学家顿时身亡,年仅27周岁。莫斯莱的死亡引起了化学界的一片沉默,人们纷纷纪念这位早逝的“化学之星”。

一颗聪明智慧的头脑,被战争无情地毁灭了,一颗刚刚升起的明亮的化学之星过早地陨落了。化学家们发明的枪弹和火药杀死了这位伟大的科学家。莫斯莱的早逝,给科学界带来重大的损失,这是科学的悲哀。

重氢的发现者——尤里

哈罗德·克莱顿·尤里,美国宇宙化学家、物理学家。因发现氘(重氢,氢的同位素)获得1934年诺贝尔化学奖。

尤里出生于美国印第安纳州的沃克顿。在他6岁的时候,在乡间当牧师的父亲去世了。继父也是一位牧师,他帮助尤里完成了幼年的教育。中学毕业后,尤里没有足够的学费,无法继续上大学,只好自己想办法。为了筹集上大学的费用,他当了3年乡村学校的教师。

21岁时,尤里进了蒙大拿大学,上大学之后,为了节约开支,他没有租公寓,在学校的一处空地上搭了一个帐篷,在里面学习、生活。他还尽可能地利用假期到外面去做工。

28岁,尤里进入加利福尼亚大学攻读博士学位,他的指导教师是路易斯。路易斯曾预言自然界存在着原子量是普通氢原子量两倍的氢的同位素,这一观点明显地影响了尤里,对他发现重氢起着推动作用。

当时,物理学家伯奇和天体物理学家门泽尔根据他们的实验结果,首先提出了“氢除含有原子量大约为1的一些原子外,还含有原子量大约为2的一些原子,后者的尝试约为1/4500”的假说。

尤里对这一假说非常感兴趣。他认为,如果让液态氢在低温下蒸发,很可能使原子量为2的氢得到富集。他设计了用分馏的方法来找重氢。

这一年秋日的一天,美国标准计量局的布里克维吉把蒸发了大量液态氢之后剩下的最后几滴氢装在容器里,送给尤里做实验。尤里通过光谱分析,终于分辨出两种不同的氢来,大约5千个氢原子中有一个重氢。普通氢原子含有一个质子和一个电子,原子量为1。重氢则多了一个中子,原子量为2。如果重氢与氧原子结合,就生成重水。它比普通水重10%左右,比重是1∶108,最大密度温度是11.22℃。重水在许多性质上与一般水不同。

重水的冰点是3.8℃,沸点是101.42℃。一些动物,如蝌蚪不能在重水中生存。一些植物种子浇了重水之后也不能生长发芽。

但重水在原子核反应堆里能降低中子速度,又几乎不吸收中子,因而在原子核反应堆里是最好的中子减速剂。

正当尤里因发现氘而获得诺贝尔化学奖的时候,英国杰出的实验物理学家和化学家阿斯顿发表文章指出,伯奇和门泽尔的测量是有错误的,阿斯顿用质谱法测得的氢原子量是1.00881,代替了原来的1.0078。这就等于宣告伯奇和门泽尔原来对氢原子量的争论和作出的判断是不正确的。

那么,尤里是怎样看待这件事呢?在获得诺贝尔奖时,尤里的一段话正好表明他的态度:“当我的讲演稿已经写好以后,阿斯顿用新的测量证明,伯奇和门泽尔在1931年的预言是错误的。但我不想因此而修改我的讲演稿了。因为,伯奇和门泽尔的预言是在发现前就作出的。因此这个预言十分重要,没有这个预言,我就不会去寻氘了。”

第二次世界大战期间,尤里参加了美国政府研制原子弹的“曼哈顿计划”。尤里利用他掌握的同位素化学方面丰富的知识,对于生产第一颗原子弹起了很大作用。

制造原子弹必须把铀235和铀238分离开来。尤里负责研究分离方法。他的办法是,首先使铀变成铀的氯化物,使它以气态存在。然后使这些气体通过钻有许多细孔的板,当它们通过细孔时,较轻的铀235分子扩散的速度要比较重的铀238稍快一些。这样一来,在通过多孔板之后,气体中铀235的含量就会提高,连续通过约5000道多孔板,铀235的含量就达到所需要的标准了。

第一颗原子弹就是用这种方法分离出来的铀制成的。

尤里当初是怀着对德意日法西斯强烈的愤恨参加到“曼哈顿计划”中来的。他和其他科学家一道努力制造出了原子弹,但是原子弹的巨大破坏力给和平的居民带来了可怕的灾难。

因此,尤里坚决反对使用原子武器。特别是他一生最后十多年里,通过公开讲演和发表文章呼吁禁止核武器,他在临终之前还一再强调,原子能只能用于和平目的。

战后,尤里相当一部分精力从事宇宙化学方面的研究。他研究了地球、陨石、太阳及其他恒星的元素丰度及同位素丰度。20世纪50年代,他与学生米勒设计了一套仪器,模拟原始地球大气的成分和条件,在甲烷、氨、氢和水蒸气混合物中,连续进行了一星期的火花放电后,形成了十多种氨基酸。这说明在原始大气中产生蛋白质是可能的,这为生命起源的研究提供了一个方向。

1981年,87岁高龄的尤里病故。

许多取得成就的化学家的成功与其当时的环境并不存在必然的联系,靠的是自己的努力和拼搏。成功与否,只掌握在我们自己手中。

独臂化学家萨姆纳

萨姆纳,美国生物化学家。由于脲酶和其他酶的工作,于1946年获得诺贝尔化学奖。

在学校时萨姆纳成绩平平,除物理和化学外,其他科目学起来总不带劲。他特别喜欢玩手枪,到野外打猎是萨姆纳的最大兴趣。他经常邀约同学,一道外出打猎。萨姆纳枪法准,待人随和,同学们都爱同他一道去野外打猎玩耍。

一天萨姆纳招呼同学一起去打猎。大家决定到5里路以外的深草洼附近去打野羊或是山鸡。

只见,小伙子们散开来形成一个半圆圈包围状,向深草洼走去。突然,前方300米处,有一只大野羊,正低着头,朝萨姆纳他们这边踱来。萨姆纳他们没想到这么容易就发现了猎物,几乎同时举起了手中的枪。啪!一声枪响,枪声划破寂静的长空,惊心震耳。就在枪响的同时,只听萨姆纳一声惨叫,手中的手枪应声掉在草地上。

“萨姆纳被枪打中啦!”离萨姆纳最近的一个同学发现他受伤了。原来是同伴吉米过于兴奋,不小心让枪走了火,子弹打进了萨姆纳的左臂。萨姆纳被钻心的剧痛折磨着,他疼得汗珠大颗大颗往下淌,嘴里叫道:“唉哟,我的手臂!”医生切除了萨姆纳的左小臂,萨姆纳的情绪一落千丈。

他长时间将自己关在屋里,常为今后的日子发愁。作为富家子弟,父亲最大的愿望是萨姆纳能学业有成,步入仕途,出人头地。可面对这突如其来的残酷打击,一家人陷入了痛苦之中。残酷的现实,不得不令萨姆纳彻夜深思。他渐渐明白:人必须面对现实,谁的一生又没有几次令人刻骨铭心的意外打击呢?历史上身处逆境的有用之才,并不罕见。天底下第一要紧的是走自己的路。

从此,萨姆纳开始试着用右手去做每一件事,在极为艰难的条件下,以超乎常人的毅力克服一个个难关。他坚持打网球、滑雪溜冰等,进行各种技巧和耐力的训练,磨炼意志,增强身体素质。萨姆纳将大部分精力集中于自己热爱的专业,有人说他成了一个自然科学迷。萨姆纳靠自己坚强的毅力,考入哈佛大学,并毕业于该校化学专业。

为了向康奈尔大学医学院生物化学教授奥托·福林求教,萨姆纳辞去麻省瓦西斯特工学院的职务,来到康奈尔大学。独臂萨姆纳出现在福林教授面前时,福林教授感到惊讶。他压根儿也不曾想到,萨姆纳竟是一个残疾人。福林教授心想,眼前这位年轻人纵然有理想有学识,但少了一条胳膊,想在化学方面有所成就,困难太大。

因为,化学研究离不开实验,而萨姆纳的手……想到此,福林教授非常遗憾,又非常婉转地对萨姆纳说:“我想,你还是改学法律吧。萨姆纳,因为……”“我知道,福林教授!”萨姆纳快人快语地说:“你的意思是,我不适合搞化学。我没有了一只手,所以得改行,对吧!”萨姆纳毫无退却的意思,他提高嗓门,斩钉截铁地对福林教授说:“不!我一定要攻读生物化学,我主意已定。福林教授,请答应我的请求吧。我不会让你失望的。”福林教授最终留下了萨姆纳。

为进一步充实自己,萨姆纳决定做一次欧洲之行。他先后到了布鲁塞尔、斯德哥尔摩、普萨拉等地,拜访名人,主持讲座以及进行学术交流。不久,世界大战爆发,萨姆纳被迫中止欧洲之行。在接到老师电邀后,他立即回到母校康奈尔大学,担任生物化学助理教授。

那时候,有关酶的研究领域,是一块尚未开垦的处女地。萨姆纳以惊人的毅力,顽强不屈地进行艰难的实验。1926年,萨姆纳首次通过实验方法,提取到尿素酶。与此同时,萨姆纳还发现酶可以结晶,并证明酶是蛋白质。他最先认清这种物质的化学本质。提取纯尿素酶之后,萨姆纳又先后提取了辅酶、腊氧化酶和蔗糖酶,人称这三个酶为“三大工业要素”!除研究工作外,萨姆纳在基础理论方面也下了不少工夫,写下不少专著。其中,最有影响的书是《酶》,酶学工作者公认此书为必读书。他的这些成就,在化学、生物学及医学方面都具有非常重要的意义。

对于一个残疾人而言,他所取得的成就是多么来之不易啊!让我们来听一听萨姆纳那段至今仍为科学界广为传诵的名言吧:“科学的进步不值得我们大惊小怪,怪只怪有的人在这科学日新月异的时代,踟蹰不前,悲叹什么‘我矣’!其实,只要不停地运用你的大脑,你的大脑就决不会衰竭,而你就永无老朽之悲。成功的诀窍就在于此。”

人生中总会遇到许多不幸和挫折,关键在于我们如何看待和采取什么样的行动。萨姆纳遇到了人生中最大的挫折——失去手臂。但是,他没有灰心和失望,而是全力追求自己的梦想,最后取得了成功。青少年在遇到困难和挫折的时候不妨想一下萨姆纳。

提出链式分支反应理论的谢苗诺夫

尼古拉依·尼古拉那维奇·谢苗诺夫,杰出的苏联化学家,苏联化学界的学术带头人之一。

十月革命以后列宁领导下的第一个社会主义国家,广泛吸收各行各业的科学家参加和领导社会主义建设,谢苗诺夫就是在这样的历史背景下成长起来的天才科学家。

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