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说说劳埃发现X射线衍射时代的事儿

已有 5116 次阅读 2012-6-9 17:17 |个人分类:镜子大全|系统分类:教学心得| X射线, 衍射, 劳埃

说说一百年前劳埃发现X射线衍射时代前后的事儿。
作者: mirror (*)
日期: 06/09/2012 03:45:32

一百年前的事儿了,都成了往事儿,误传的故事就多了。尤其是这些故事经外行人的传播,越来越离谱。作为科学网,能有 人记起这些事儿来,X-射线衍射发现100周年纪念X射线衍射发现100周年,很是令人欣慰。

这个一百周年不如伦琴发现X射线一百周年动静大。毕竟伦琴是第一个炸药奖的得主。遵照伦琴的遗嘱,有关X射线发现的所有笔记都付之一炬了。这让后人留下了很多想象的空间。因为当时主张发现X射线的有不少人,争议不会小于发现青蒿素的屠呦呦等人。

劳厄本人是贵族出身,von是个身份的标帜。所以,娶个漂亮的夫人很是“正常”。劳厄在索末菲手下当私讲师,厄瓦尔德是索末菲的博士生,名字留在了X衍射的厄瓦尔德球面的术语里。厄瓦尔德在纪念X射线衍射发现50周年的文章里,有过这样的描述
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他却发现劳厄听讲心不在焉,劳厄又一次问振子之间的距离,当得到相同的回答时,劳厄问道:假如用短得多的电磁波穿越晶体,会怎样呢?”
这样的思考,导致的劳厄的发现。这类故事网上可以查到很多。对于国人,也许思考一下需要什么样的条件才能做这个实验会有益得多。比如多少时间曝光?X光的胶片是什么样子的?X光机的功率如何等等,这些真正才是需要信息。

晶体是个什么样子?原子又是什么样子?这也是那个时代的前沿问题。1909年里卢瑟福根据阿尔法散射的实验结果发表了卢瑟福原子模型,但是古典电磁学理论不支持这个模型。化学人理解的原子是中性的球,里面有电子这类的模型。人们有晶体是由原子排列组成的模型,但是并没有实验的验证。而劳厄衍射的意义第一,证明了X射线是电磁波,第二,证明了晶体是由原子点阵形成的。

这是1912年的CuZn晶体的劳厄衍射照片。凭借这个开创性的工作两年后劳厄得了炸药奖。

 
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如今使用X光的人多与物理学无关。他们也很忙,也没有机会了解当初发生的事情。小布拉格的教科书里对那段时间里的工作有个很好的描述。老布拉格原本认为X射线是粒子的一派人物。因为他在威尔逊云雾室里可以看到X射线引起的电离轨迹。这与阿尔法线、贝塔线是一样的。直到知道了劳厄的报告。一般人都认为布拉格父子的得奖是因为那个有名的布拉格公式2dsinθ=nλ,其实不然。因为这个公式与劳厄的公式是等价的,并没有什么新意。这个事情以前在教育“小屁孩儿”们的时候说过。小布拉格得奖的理由在于他从晶格模型(劳厄的结果和化学界的“常识”模型)、晶体密度和阿伏伽德罗常数推算出了晶格的尺寸。老布拉格则是利用这个尺寸,通过测衍射角决定了X射线的波长,也就开辟了X射线领域里的谱学。这种工作都是所谓的原始创新,是前人没有做(到)过的事情。

用X射线衍射的方法看晶体的结构,这在今天养活了成千上万的研究人员,尤其是当下流行的“结构生物学”,就是用现代的X射线做衍射,决定蛋白质巨大分子的结构。今天英国在晶体结构分析领域依然领先的地位,是小布拉格时代里打下的。人们幻想着能象今天的有机化学那样,在生物大分子层里设计、制造各类对人有用的东西,比如说药品。这事情,可以说是科学时代的“炼丹术”和“炼金术”。

从价值的角度看,人类遗留下来的文化遗产都不是为了赚钱的。而今天做研究的很大一部分,与一百年前的劳厄时代不同,是为了赚钱的、或者是鼓吹可以赚到钱的。这个模式就必然带来一个“不幸”:赚到钱了会因为赚到了钱而消失,没赚到钱又会因为没赚到钱而消失。百年过后,什么也不会留下。

卓别林有个作品叫摩登时代。镜某小的时候看过,不能理解。大了以后才多少有些理解了。1936年,是个汽车生产的“摩登时代”。几十年过后,如今到了科研的“摩登时代”了。研究人员的“异化”恐怕也只是个时间的问题了吧。

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。



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