与一战相遇的科学家

 2014/12/18 10:25  杨涤非 《读者·校园版》  (338)    

1914年7月28日,奥匈帝国以皇太子斐迪南大公夫妇在萨拉热窝遇刺为借口,向塞尔维亚宣战,第一次世界大战爆发。在持续4年多的残酷战争中,科学家作为社会大众中的一员,也不可避免地被卷入了战争。

魔瓶开启者——“化学武器之父”哈伯

弗里茨·哈伯(1868——1934)是著名的德国化学家。哈伯出生在德国的一个犹太人家庭,父亲是一位成功的化学颜料生产商,他在青少年时代就对化学产生了浓厚的兴趣。哈伯大学毕业后,由于所发表的论文见解独到,轰动了德国化学界,因此被德国皇家工业科学院破格授予了化学博士学位,时年23岁。

1894年,哈伯在卡尔斯鲁厄大学任教,并开始了氨合成方面的研究。当时农作物所需要的氮肥主要来自粪便、花生饼或豆饼等,但随着农业和工业的发展,各国越来越迫切地需要建立大规模的生产氮化物的工业。哈伯于1906年以氢气和氮气为起始原料,用金属锇作为催化剂,成功合成了浓度为6%~8%的氨。随后在工程师博施的帮助下建成了世界上第一座日产30吨合成氨的装置,这种合成氨的方法被称为“哈伯——博施法”。氨的合成开创了科学史的重要篇章,它的使用大大增加了粮食的产量,也极大地推动了与之相关的科学技术(如高压和超高压技术、催化剂理论等)的发展。因为这一卓越贡献,哈伯获得了1918年的诺贝尔化学奖。

在1914年,第一次世界大战全面爆发,各国的科学家都不同程度地卷入了战争,哈伯也不例外,他很快变成了一个狂热的民族主义者。哈伯利用自己的科学知识为德国服务:利用合成氨技术生产化肥,为德国解决了饥荒问题;利用氨的氧化,生产出了制造弹药必不可少的硝酸和黄色炸药。

1914年9月的第一次马恩河战役中,德军与英法联军共投入150万兵力,进行了激烈的战斗,随后双方相持于比利时的伊普尔地区。第二年,为了打破僵局,在哈伯的建议下,德军首次在战场上使用了化学毒气。

在整个战争期间,哈伯几乎参与指导了德军每一次重要的化学战,因此,人们称哈伯为“化学战之父”。

殒命于一战的科学天才——亨利·莫塞莱

亨利·莫塞莱(1887——1915)是英国著名的物理学家和化学家。他的父亲亨利·诺蒂奇·莫塞莱是牛津大学解剖学和生理学教授。

1912年,莫塞莱在测试β粒子能量的实验中发现,放射性物质发生β衰变时会产生高电势能,从而发明了第一个核电池。1913年,莫塞莱利用水晶X射线衍射法观察和测量了多种金属化学元素的电磁波谱。这一方法是物理学对X射线光谱的开创性的利用。莫塞莱发现,实验中测得的X射线波长与X射线管靶中的金属元素原子数之间有系统性的数学关系,后来这被物理学界称为“莫塞莱定律”。

1914年8月,莫塞莱放弃了工作,并报名参加了英国皇家工兵部队。在1915年4月开始的加里波利战役中,莫塞莱担任负责电话通讯的技术军官。同年8月10日,在战斗中用电话传递命令的时候,莫塞莱被一名土耳其狙击手击中头部而阵亡,年仅27岁。

基于莫塞莱的研究成果,英国物理学家查尔斯·巴克拉因在多种金属元素中发现X射线衍射现象,而获得1917年的诺贝尔物理学奖。

拒服兵役的天文学家——爱丁顿

亚瑟·斯坦利·爱丁顿(1882——1944)是英国著名的天文学家、物理学家和数学家。爱丁顿出生于英格兰肯达尔一个贵格会家庭。

1905年爱丁顿获得剑桥大学三一学院硕士学位,进入卡文迪许实验室研究热辐射。不久之后,爱丁顿前往格林尼治天文台工作,通过分析小行星爱神星的视差,他发现了一种基于背景两颗星星的位移进行统计的方法,并因此于1907年获得史密斯奖。爱丁顿年轻有为,在31岁时被任命为剑桥大学天文学和实验物理学终身教授,第二年又被任命为剑桥大学天文台台长,不久就被选为英国皇家学会会员。

一战爆发后,爱丁顿也被征召入伍。但是,由于他是贵格会成员,一个和平主义者,因此他拒绝服兵役。按英国的规定,拒绝服兵役者要被送去服劳役。

但是,当时英国科学界对莫塞莱不幸死于战争深感遗憾,而爱丁顿那时已经是一位一流的科学家了。因此,英国国防部陷入舆论的一片指责声中。英国政府只好给爱丁顿找了个“因病无法服兵役”的借口,不料却被爱丁顿拒绝。最终,爱丁顿的同事以他在科学研究方面的重要作用为由,成功要求政府免除了他的兵役。因此可以说,正是莫塞莱的死,挽救了另一位优秀的科学家。

一战结束后,爱丁顿于1919年5月前往西非观测日全食。日全食发生时他对太阳附近的恒星进行拍摄,由于光线在引力场中会发生偏折,拍摄到的恒星位置将会发生偏移。爱丁顿指出牛顿理论预言的偏移量只有爱因斯坦理论所预言偏移量的一半,他的测量结果表明爱因斯坦的理论更加准确。次年,爱丁顿将这一结果发表并进一步肯定了爱因斯坦的理论。这一发现随后被全球媒体竞相报道,一时间使爱因斯坦和广义相对论声名赫赫,有报道甚至撰文称其“发现了一个新宇宙”。

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