数理化通俗演义 作者:梁衡-第51章
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再说第六届索尔维会议开幕，玻尔打出第一张牌就是“测不准原理”。他阐述道：“根据这个原理，我们要想精确地测定粒子的位置，就无法测定它的速度，反过来，要想测定其速度就无法测定它的位置。”
正当与会的大部分科学家都点头表示理解时，想不到爱因斯坦一人站起来反对：“事物是客观具体地存在的：我不相信上帝会在随便丢骰子，碰运气。”
“这和你的相对论并不矛盾啊？”
“可是你在这里否定了因果关系，我不相信世界是捉摸不定的。现在我来设计一个实验，请您解释。假如有一个理想的盒子，里面有光源，在固定的时间打开一下盒上的闸门，放出一些光来。我们再称一下盒子的重量，根据质量的变化就能算出光放出的能量。这样，我们不就可以任意精确地测量光放出的能量、放光的时间了吗？”
爱因斯坦真不愧为理论物理学家，他随意就设计出一个思想实验，一时把个玻尔问得无言以对，好端端的一个会议竟无法再开下去。
这玻尔哪能服气，整整一晚上没有睡觉，召集他的学生们紧急商讨对策。第二天，天一亮，玻尔就去敲爱因斯坦的门，并且手里真的捧着一个“爱因斯坦盒子”，盒子吊在弹簧秤上。他笑咪咪地说：“爱因斯坦先生，请看您的盒子，它一放出光，质量就要变化，弹簧抽动，盒子做上下运动，盒子中的钟也在动，就是说它在引力场中的位置已经变化。而根据您的相对论，这时时钟的速率必定也要变化。这样您首先就得不到准确的时间。时间测不准，当然您的盒子还是逃不出我的测不准原理啊。”
爱因斯坦正因昨天的胜利甜甜的睡了一个好觉，玻尔三言两语反教他张口结舌，无言以对了。但是爱因斯坦还是不服气，不到一天，他又想出了一个实验，可是以后每次设计的实验都让玻尔驳倒，就这样，这场争论一直持续了几十年，直到爱因斯坦离开人世，他也不承认测不准原理。人们很为他第一个支持普朗克的量子论，但最后又反对量子力学感到遗憾。但是玻尔和爱因斯坦无论怎样争论，双方都襟怀坦荡，谦虚地吸取对方的意见，发展自己的理论。这与牛顿同莱布尼茨的争论已经截然不同了。爱因斯坦称赞玻尔说：“他无疑是当代科学领域中最伟大的发现者之一。”玻尔则深情地说：“在征服浩瀚的量子现象的斗争中，爱因斯坦是一位伟大的先驱者，但后来他却远而疑之。这是一个多么令我们伤心的悲剧啊，从此他在孤独中摸索前进，而我们则失去了一位领袖和旗手”。
这玻尔虽和爱因斯坦经常争论，但是两人友谊极深，他每次到美国的普林斯顿讲学，并不住什么旅馆、饭店，而是干脆住在爱因斯坦家里。一来是老友多时不见，感情上很愿意能多呆在一起，二来便于继续探讨问题。1939年，玻尔又来到美国，他爬上爱因斯坦的那个二层小楼，还不等气喘平息便说：“亲爱的，您知道我今天带来什么重大消息？”
“不过是又设想出什么思维实验的好例证，来证实您的测不准理论罢了。”
“不，今天已顾不上辩论理论问题，这可是实验物理学家们干出的大事，它可能直接关系着我们的生活，关系着政治。”
到底玻尔说出一件什么大事，且听下回分解。
第六十四回
战乱将起 实验室已难平静，为渊驱鱼 科学家云集美日
——原子核裂变的发现 上回说到玻尔来访，给爱因斯坦带来一个重要消息。要知这条消息是什么，还得从这条消息的来源说起。
自从卢瑟福第一个用α粒子做“炮弹”轰出原子得到质子以来，许多科学家都感到这是一条通往原子核内的大道，于是纷纷向原子核开炮，希望能看到过去没有发现的东西。1932年，英国物理学家詹姆斯•；查德威克用α粒子轰击铍，得到一种不带电的粒子：中子。有趣的是，卢瑟福用α粒子轰击氮，氮原子变成了氧原子，查德威克轰击铍时，铍原子变成碳原子。要是这样一直轰击下去，还能发现多少秘密呢？元素之间一定还有我们未知的重要规律。
在人们向原子大进攻的炮击战斗中有一位女炮手，她就是居里夫人的女儿伊伦娜。1933年（就是爱因斯坦流亡美国的那一年），她和自己的丈夫约里奥一起用α粒子轰击铝，却得到了一种自然界并不存在的同位素－元素磷的放射性同位素。从而发现了人工放射性。伊伦娜和她的丈夫因此而获得诺贝尔奖金。居里夫人很为自己的孩子已经成长为有出息的物理学家两高兴，她深知这个发现所启示的重大意义。可惜由于她长年接触放射性因而得了不治之症，几个月后便不幸去世。卢瑟福亲自为她写了讣告。
在英国、法国所进行的这些工作现在由一位意大利人来接班了，他叫费米（1901－1954）。
费米小时即表现出非凡的才能，他父亲的一位同事便有意识地培养他，给他读数学、物理方面的书。当他还是一位十七岁的中学生时就有大学研究生的水平了。后来他在比萨大学读书，这个伽利略当年生活过的地方处处给他以科学的召唤。他每次走过那个世界闻名的斜塔，都要肃然起敬，伫立片刻。大凡一个人成才之前总要有一个巨人将他托上自己的肩膀，费米也是这样。这时罗马大学物理实验室主任柯比诺认定费米就是复兴意大利物理的希望，专门在罗马大学设了一个理论物理学讲座，聘请26岁的费米来任首席教授。费米在自己周围很快团结了一批青年物理学家，他们自信伽利略的故乡在物理研究方面不该落在英、法、德等国的后面。
不久，伊伦挪用α粒子轰击原子核获得人造同位素的消息传到了罗马。好个聪明的费米，他想我不能总跟在人家后面，你用α粒子，我就用中子。粒子带正电荷，原子核也带正电荷，它们间的斥力必然要抵消一部分冲击力，而中性的中子正可避免这个缺点。于是他又找到了一种轰击原子核的新炮弹。
大凡科学家们每找到一种新武器就如同孩子得到一个新玩具一样，玩得不肯放手。费米这一群人虽已是物理学家，但论年龄都还是些小伙子呢，他们现在玩起这新鲜的“中子炮”来哪肯罢休。中子从哪里来呢？最好是用镭放射的α粒子轰击铍制得。但当时一克镭要34；000美元。他们这个新组建的小组绝对买不起。费米就用氡来代替镭，不过氡的半衰期只有四天，需要经常更换。他们就用这门简陋的“大炮”对着所有能找到的原素狂轰一顿，看看有什么变化。这个劲头就像当年戴维刚发明了电解法，本生刚发明了光谱分析法一样，每种原子身上都要过一刀。果然这新法就是厉害，他得到了许多自然界中不存在的同位素。例如从普通的钠得到放射性钠，从普通的碘得到放射性碘，从氯得到放射性磷。
但是，当他们把这门“大炮”对准铀时却得到一种想不到的结果。好像经轰击后铀中生成的放射性元素不止一种，但每一种的数量又极其微小。这群年轻人都是物理学家，他们在化学知识方面不足，无法鉴别新元素。他们猜想，一定制成了一种过去不曾发现过的新元素。铀的原子序数是92号，这种新元素就叫它“93号元素”吧。到底这是不是一种新元素，我们暂且按下不表。
再说费米小组还是不断地用中子去打击各种元素。一天他的好朋友拉赛蒂用中子撞击银板，发现如果在木桌上做实验和在金属桌面上做实验，银板的放射性不一样。他立即来向费米汇报。费米沉思了片刻说：“我想这说明放射源周围的物体会影响它的轰击效果。我们不妨试在银板前挡一块铅板。”
拉赛蒂立即取来一块铅板，并且又在银板前放了一个“盖革计数器”。这是一种专门测量物质放射性的仪器。物质放出的粒子进入计数器就会有响声，进得越多响得越快。一切准备好了，费米将中子源对准银板，只听计数器卡卡地响起来，比刚才的速度快了许多。费米说：“铅是一种重物质，让我们来试一试轻物质怎样。请取一块石蜡板来。”
拉赛蒂几个人立即取来一块大石蜡板，七手八脚在上面挖了一个空穴，把中子源放进去，又开始照射。这时将盖革计数器移近银板，计数器突然发疯似地响个不停。他们几个人都惊得目瞪口呆，整个物理大楼里的人都来看这个怪现象，大家喊说：“真不可想象，活见鬼了！”只这么稍稍放一块石蜡，银的人工放射性就增加了100倍。中午吃饭时，这伙年轻人大声争论着，提出各种假设，各人的嘴都动个不停，但是只听见说话不见吃东西，这顿饭足足吃了三个小时，桌上的东西还是剩下不少，但合理的解释却还是没有想出一个。这是1934年10月22日中午的事。
这天晚上，费米夫人带着孩子到乡下渡假还未归来，费米一人在屋里安安静静地思考着白天的事。他在地上踱着步子，想这石蜡究竟有一种什么魔力呢？石蜡含有大量的氢，氢核是质子。想到这里费米突然停下脚步，用手一拍脑门自语说：“问题可能正出在这里。”
原来他想到氢核是质子，质子是与中子同样质量的粒子。中子源被封在石蜡块里时，中子射到银板之前就先要与石蜡中的质子相撞，这一撞就要损失一部分能量，减慢冲击速度。正像游得慢的鱼比游得快的鱼容易让人抓住一样。这种慢中子比快中子有更多的机会被银原子俘获，因此银的人工放射性就更强些。但这只能是一种假设，如果别的含氢物质也有这种作用，便说明假设正确。还有什么更方便的含氢物可用来试验呢？最方便不过的当然就是水了，对！来一次水中试验。
但是费米小组实在太穷了，水不值钱，可是要有一个足够大的容器却很难找。他们立即想到物理楼后面系主任柯比诺的私人花园，那里有一个喷水鱼池。
这天早晨费米和伙伴们就将那些大大小小的实验仪器搬到鱼池上。花园里一株大杏树遮住了半个园子，绿草成茵，红的、黄的小花点缀在墙脚，鱼在池中自在地游。这群年轻人的到来，开始并没有打破这里的宁静，他们轻手轻脚。一来是对这种试验不抱很大希望，不愿让人知道他们的失败。二来，不愿打扰柯比诺先生一家的安宁。
他们将中子源和银板慢慢沉入水中，开始轰击，盖革计数器又疯狂地叫起来，这说明费米的假设是正确的。这伙年轻人再也忍不住了，随着计数器的鸣叫，他们忽地一下狂喊胜利，在地上跳着，互相拥抱着。并且嚷嚷着：“快给《科学研究》写信，详细报告我们的发现！”
这时正在楼上看书的柯比诺教授，听到花园里的喊声便走下楼来。他被这个场面弄糊涂了，“孩子们，你们为什么这样高兴？”
“我们有了新发现，正商议向《科学研究》写信呢！”
柯比诺仔细听了他们的汇报，又看了实验，突然发起火来：“你们疯了？难道你们没有看出这其中的工业用途吗？这里是一个了不起的发现，你们应该先申请专利！”
他们更吃惊了，真没想到小鱼池里得到一个大发现。
我们先把“鱼池发现”放到一边，回头再说那个93号元素。费米发现新元素的新闻在欧洲各报上早已热闹了一阵儿，这消息自然传到了法国、德国。伊伦娜将那实验重做了一遍，这种新元素根本不像在周期表93号位置上应该有的性质，它倒有点像镧。
这时在德国也有一个科学家小组，以著名化学家、威廉皇家化学研究所教授哈恩为首，还有物理学家迈特纳、斯特拉斯曼等人。奥地利籍的女核物理学家迈特纳本是来这里作为访问学者短期工作的。但由于他们几个很合得来，这个〃短期〃竟然有三十年。迈特纳才华出众，她一眼就看出那个“93号元素”里有文章，但又深知光靠物理学不能解开这个谜，便说服哈恩来选这个课题。于是这个小组也加入了这场追逐战。
1936年的一天晚上，斯特拉斯曼正在值班，他一人无事，那个困扰他的题目又泛起在心头，从种种迹象看，这个“93号”决不是铀后面的元素，倒有点像56号元素钡，第二天早晨，迈特纳前来接班。斯特拉斯曼兴冲冲地对他说：“我昨天想了一夜，终于有了头绪，那个未知元素可能是钡，不妨试测一下。”
迈特纳性格豪爽，她闻听此言立即不屑一听地喊道：“中学生也不会提这个问题，快把你的想法扔到纸篓里去吧！”
原来过去用中子去轰击元素，只能将它的核打掉一小块，放出一、二个质子，所以从来的人工蜕变只能是变成与原来的元素相邻近的元素，怎么可能一下从92号的铀退到56号的钡呢？斯特拉斯曼也觉理由不足，所以不敢再争。
1938年7月，迈特纳因为是犹太人，被迫离开了德国。12月17日，哈恩到财政部去为迈特纳办一些善后事务。斯特拉斯曼在办公室里翻阅几本新到的期刊，其中正有伊伦娜的一篇报告，他立即又想起了自己关于钡的想法。
中午，哈恩刚进门斯特拉斯曼就拦住他说：“请看看这份杂志，这里提出……”哈恩将那篇文章扫了一眼，一见作者是伊伦娜，便没好气地说：“我对这位小姐没有好感，不愿看他的东西。”原来他们过去有过一点小矛盾。
“不，她说是镧，我说是钡，两个元素一个57号，一个56号，问题可能正在这里。你听，她说……”
不管哈恩爱听不爱听，斯特拉斯曼将论文中最主要的段落飞快地念了出来。哈恩听着听着怨气渐消，一把将杂志抢了过来，从头至尾很快地读了一遍。俗话说外行看热闹，内行看门道。哈恩和伊伦娜同是放射化学专家，他们的文章对方自然一看就知其中的深浅。哈恩刚把论文读完，便啪地合上杂志，一手拉起斯特拉斯曼说：“走，快到实验室去！”
哈恩和斯特拉斯曼在实验室里反覆测试，就化学性质来说，这个所谓的“93号元素”是钡确定无疑了。但是这话要是让物理学家听见一定要惹人笑的，一个小小的中子怎么能使铀原子一下释放出近一半粒子呢？这时他
