諾貝爾物理學(xué)獎百年回顧

　　諾貝爾物理學(xué)獎百年回顧

　　20世紀，物理學(xué)成就輝煌．諾貝爾物理學(xué)獎，從一個(gè)側面紀錄了當代最優(yōu)秀物理學(xué)家?jiàn)^斗的足跡．值此世紀交替之際，我們編寫(xiě)這篇文章，對諾貝爾物理學(xué)獎作百年回顧，以饗讀者。

　　1901年

　　倫琴（WilhelmConradRontgenl845～1923）因發(fā)現倫琴射線(xiàn)（即通常所說(shuō)的X射線(xiàn)）以及對倫琴射線(xiàn)性質(zhì)的研究，獲得了第一屆(1901年度）諾貝爾物理學(xué)獎．

　　1895年11月8日，當倫琴用克魯克斯管做實(shí)驗時(shí)，發(fā)現工作臺上的氰亞鉑酸鈉紙屏能發(fā)出熒光．他分別用紙和書(shū)本遮住紙屏，紙屏仍然發(fā)光．使倫琴更為驚訝的是，當他把手放在紙屏前時(shí)，紙屏上留下了手骨的陰影．經(jīng)過(guò)反復的實(shí)驗，倫琴認為從克魯克斯管中放出的是一種穿透力極強的射線(xiàn)，并把它命名為“X射線(xiàn)”（因為當時(shí)倫琴并不明白這種射線(xiàn)的本質(zhì)，故用數學(xué)上經(jīng)常使用的未知數符號X來(lái)命名．現在我們知道，X射線(xiàn)就是波長(cháng)大約在0．01～50埃之間的電磁波）．此后，倫琴發(fā)表了《關(guān)于一種新射線(xiàn)的初步報告人《論一種新型的射線(xiàn)》、《關(guān)于X射線(xiàn)的進(jìn)一步觀(guān)察》等一系列研究論文．倫琴還進(jìn)行了X射線(xiàn)光源的研制，制成了第一個(gè)X射線(xiàn)管．

　　倫琴射線(xiàn)是人類(lèi)發(fā)現的第一種“穿透性射線(xiàn)”，它能穿透普通光線(xiàn)所不能穿透的某些材料．在初次發(fā)現時(shí)，倫琴就用這種射線(xiàn)拍攝了他夫人的手的照片，顯示出手的骨骼結構，這在社會(huì )上引起了很大的轟動(dòng)．如今，X射線(xiàn)已得到了廣泛的應用．例如，在醫療中廣泛應用X射線(xiàn)作人體的透視；在工業(yè)中應用它作零件探傷等．

　　為紀念倫琴對物理學(xué)的貢獻，后人將X射線(xiàn)命名為倫琴射線(xiàn)，并以倫琴的名字作為X射線(xiàn)和r射線(xiàn)等的照射量單位．

　　1902年

　　洛侖茲（HendrikAntoonLorentz1853～1928）與塞曼（PietrZeeman1865～1943）因研究磁場(chǎng)對輻射現象的影響、發(fā)現塞曼效應，分享了1902年度諾貝爾物理學(xué)獎。

　　1896年，塞曼利用一半徑為10英尺的凹形羅蘭光柵來(lái)觀(guān)察處于強磁場(chǎng)中的鈉火焰的光譜，發(fā)現光譜線(xiàn)在磁場(chǎng)中發(fā)生了分裂，這就是塞曼效應．洛侖茲用他自己所提出的經(jīng)典電子理論部分地解釋了這種效應。隨后，塞曼又用實(shí)驗證明了洛侖茲的推斷。

　　塞曼效應是19世紀末至20世紀初實(shí)驗物理學(xué)中最重要的成就之一，是繼1845年法拉第發(fā)現“法拉第效應”和1875年克爾發(fā)現“克爾效應”之后，物理學(xué)家發(fā)現的磁場(chǎng)對光有影響的第三個(gè)實(shí)例．它從實(shí)驗角度為光的電磁理論提供了一個(gè)重要的證據，同時(shí)，塞曼效應也證實(shí)了電子論在理解光譜和原子結構方面的正確性，大大拓寬了這方面的實(shí)驗研究領(lǐng)域．另外，塞曼效應的發(fā)現也可以說(shuō)是1896～1897年間電子的4次獨立發(fā)現之一，因為對于塞曼效應中輻射的負電粒子，塞曼計算的荷質(zhì)比與湯姆遜在偏轉實(shí)驗中確定的電子的荷質(zhì)比是一致的。

　　洛侖茲是塞曼的老師．1885年，當塞曼進(jìn)入萊頓大學(xué)時(shí)，他就在洛侖茲和昂尼斯的指導

　　下學(xué)習物理學(xué)．洛侖茲是近代卓越的理論物理學(xué)家，除了磁光方面的貢獻外，他還補充和發(fā)展了經(jīng)典的電磁學(xué)理論，創(chuàng )立了經(jīng)典的電子論；確定了電子在磁場(chǎng)中所受的力，即“洛侖茲力”；提出了“洛侖茲變換”，為愛(ài)因斯坦創(chuàng )建“狹義相對論”開(kāi)辟了道路．愛(ài)因斯坦稱(chēng)洛侖茲為“我們時(shí)代最偉大、最高尚的人”；為了紀念洛侖茲的卓著(zhù)功勛，荷蘭政府決定從1945年起，把他的生日定為“洛侖茲節”。

　　1903年

　　貝克勒爾（AntoineHenriBecquerel1852～1908）因發(fā)現天然放射性、皮埃爾·居里（PierreCurie1859～1906）和瑪麗·居里（MarieCurie1867～1934）夫婦因在放射學(xué)方面的深入研究和杰出貢獻，共同獲得了1903年度諾貝爾物理學(xué)獎．

　　1896年3月，貝克勒爾發(fā)現，與雙氧鈾硫酸鉀鹽放在一起但包在黑紙中的照相底板被感光了．他推測這可能是因為鈾鹽發(fā)出了某種未知的輻射．同年5月，他又發(fā)現純鈾金屬板也能產(chǎn)生這種輻射，從而確認了天然放射性的發(fā)現．后來(lái)，居里夫婦將其稱(chēng)為“放射性”．現在，我們稱(chēng)其為天然放射性．盡管貝克勒爾當時(shí)錯誤地認為它是某種特殊形式的熒光，但天然放射性的發(fā)現仍不愧是劃時(shí)代的事件，它打開(kāi)了微觀(guān)世界的大門(mén)，為原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了實(shí)驗基礎．

　　居里夫婦對放射性進(jìn)行了深入研究．居里夫人在所研究的各種放射性礦物質(zhì)中，發(fā)現瀝青鈾礦的放射性要比鈾鹽的強幾倍．她認為在瀝青鈾礦中一定含有某種未知的、放射性很強的元素．于是，她和她的丈夫皮埃爾·居里在實(shí)驗室中用化學(xué)方法和測定放射性的手段，在成噸的瀝青鈾礦中艱辛地尋找這種微量的未知元素．1898年7月，居里夫婦發(fā)現了放射性元素外；同年12月，他們又發(fā)現了放射性元素鐳．

　　此后，他們花了4年的時(shí)間研究鐳的放射性，并從8噸鈾礦殘渣中成功提煉出0．l克的鐳鹽，從而得以測定它的原子量．由于轄的放射性強度比鋼高200萬(wàn)倍，它的發(fā)現有力地推動(dòng)了放射性現象的研究，開(kāi)創(chuàng )了原子時(shí)代．

　　值得一提的是，在1906年皮埃爾·居里車(chē)禍身亡后，居里夫人強忍悲痛，繼續從事放射性研究．1910年，她分離出0．l克純鐳金屬，并確定了鐳發(fā)射的B射線(xiàn)就是電子束流．由于居里夫人取得的這些重大成果，1911年她再度被授予諾貝爾化學(xué)獎，成為第一個(gè)在不同學(xué)科領(lǐng)域獲得兩次諾貝爾獎的科學(xué)家．居里夫人的忘我獻身精神、嚴格的科學(xué)態(tài)度和她的成就一樣，受到世界科學(xué)界的廣泛推崇．后人將放射性強度的單位命名為居里．

　　1904年

　　瑞利（LordJohnWilliamStruttRayleigh1842～1919）因發(fā)現稀有元素“氬”和在氣體密度精確測量方面所作出的貢獻，獲得了1904年度諾貝爾物理學(xué)獎．

　　1894年8月13日，當英國科學(xué)家在牛津開(kāi)會(huì )時(shí)，瑞利和化學(xué)家拉姆賽（因發(fā)現氖、氬、氪等隋性氣體獲1904年諾貝爾化學(xué)獎）在大會(huì )上宣布他們發(fā)現了一種新的氣體元素．這種新的氣體和氧、氮等一樣都是大氣的組成部分，但是它幾乎不和任何元素發(fā)生反應，因此他們將其命名為氨（Argon，意即不活潑）．

　　事實(shí)上，在發(fā)現氬氣以前，瑞利已花了20年的時(shí)間精確測量各種氣體的密度．1892年，在測定氮氣密度的實(shí)驗過(guò)程中，他發(fā)現用從空氣中得到的氮氣測得的密度為1．2572克／升，而用從氨氣中得到的氮氣測定的密度為l．2408克／升，兩者相差0．0064克／升．此后，瑞利又進(jìn)行了多次實(shí)驗都得到了相同的結論．拉姆賽認為，空氣中含有一種未知的較重的氣體，這種氣體混在氮氣中，使它密度變大了．兩人又用不同的方法收集了這種未知氣體，并進(jìn)行了光譜分析，發(fā)現在光譜中出現了已知空氣成分中的元素所沒(méi)有的新譜線(xiàn)，這就說(shuō)明未知氣體是一種還沒(méi)有被發(fā)現的新氣體，氫氣就這樣被發(fā)現了．