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Bedtime story 编得惊心动魄,还得搭个下集预告,孩子终于肯睡着了。连忙坐在电脑前,纪念即将过去的12月16日。今天的话题在头脑中已经纠结了一下午,二者都是划时代科学节点:1938年的今天发现使用中子轰击铀原子能导致裂变;1947年的今天首枚晶体管问世。这是两部宏大史诗的精美开篇,每一个都值得奉献厚厚一部书,你可以想见我的犹豫:如同金丝楠木被一个莽夫当木柴烧火用了般可惜,希望他的柴火至少还有些许温暖与光亮。
先说德国的哈恩和斯特拉斯曼发现使用慢中子轰击铀核后的奇特情景:反应迅速,释放能量,而且确定产物中含有放射性元素钡。当然当时还不知是裂变,因为这个名称是一位被爱因斯坦誉为“德国居里夫人”女物理学家莉泽·迈特纳命名的,由于不太确定发生了什么,作为放射化学家的哈恩给当时为躲避纳粹到瑞典度假的迈特纳写了封信。
迈特纳和一起散步的侄子物理学家奥托·弗里施意识到这个发现的意义,想到了玻尔的液滴模型,画出了重核分裂的示意图,终于弄懂了像铀这样的重核是不稳定的,其巨大静电斥力使它可能分裂为两个更轻的新核。他们还利用爱因斯坦质能方程首次估算出裂变释放核能为 200 Mev,以来信的形式发表在1939年元月出版的《自然》杂志上。
后来弗里施用电离室验证了裂变,而且向哥本哈根的玻尔说明自己的想法。据说玻尔还没有听完就大叫:“过去我们都很蠢,肯定就是这样的”。玻尔正式写信给《自然》杂志:“这个成就应归功于迈特纳和弗里施”。但最终不公平的是,只有哈恩因为发现了核裂变现象获得1944年诺贝尔化学奖,既没有斯特拉斯曼,也没有迈特勒和弗里施。在科学史里有不少故事版本,比如哈恩和迈特纳曾经深厚的友情等等,这里就不八卦了。总之,哈恩和诺奖委员会还是屡屡遭人诟病,而迈特纳作为原子弹之母也渐渐被人提及。
裂变为人类打开了核能的大门,它开创了人类利用原子能的新纪元,具有划时代的深远历史意义。后来反应方程搞清楚后,知道还有产物中有更多中子出来,这样就会使反应持续进行下去,直至形成链式反应。如何开发与利用成为新的问题,甚至成为了战争与政治的主题。难怪爱因斯坦说“I know not with what weapons World War IIIwill be fought,but World War IV will be fought with sticks and stones”。
因为潘多拉的盒子终于在好奇心的驱使下打开了。
“圣诞礼物”是什么,当然是指晶体管的诞生,1947年12月16日,美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组,研制出一种点接触型的锗晶体管,在该器件中通过的一部分微量电流,竟然可以控制另一部分流过的大得多的电流,从而产生了放大效应(原理请参看微电子基础)。正因它是在圣诞节前夕发明的,而且对人们的生活发生如此巨大的影响,所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”,而这3位科学家共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。巴丁后来更是锦上添花,梅开二度,这是后话。晶体管的问世,开辟了电子器件的新纪元,引发了一场电子技术的空前革命,毫无悬念地改变了人类的历史。
也许题目多少有点悲观黑色的意味,其实不然。慌乱中的潘多拉放出贪婪、虚无、诽谤等邪恶,但最后她还是把盒子轻轻关上了,里还留有一样东西――“希望”。对,人类最可宝贵的希望。
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GMT+8, 2024-8-18 15:16
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