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第9章 科学之光(3)

评述:勒纳德因为在“阴极射线方面的研究成就”,获得了1905年度诺贝尔物理学奖。1892年,勒纳德作为赫芝的助手,制成了一个带有“勒纳德窗口”(Lenardwind0w)的阴极射线管,从而可以在管外得到阴极射线。他研究了阴极射线在磁场中的偏转和它的电学特性。在原子结构方面,他于1903年提出过一种原子模型;另外,对于分子物理、毛细现象、磷光、磁现象、光谱等方面,都作过有成效的研究。勒纳德由于具有不可遏止的野心,因而尽管获得了相当多的荣誉,却总认为自己被忽视了,因而他借助希特勒反犹太人政策,疯狂地反对爱因斯坦的相对论,还力图把x射线发现的优先权攫为已有。他是希特勒国社党早期拥护人之一,倍受希特勒赏识,曾封他为德国物理学会主席。他反对“教条的犹太物理学”,要建立“雅利安物理学”(AryanPhysics)。

莫脱

(1905~)英国物理学家。生于利兹。1927年毕业于剑桥大学,获硕士学位。还获卢万大学、巴黎大学、布里斯托尔大学、渥太华大学、利物浦大学、伦敦大学名誉博士学位。1930~1933年任剑桥大学讲师。1933~1954年任布里斯托尔大学物理学教授。1959年回剑桥大学任冈维尔和凯厄斯学院院长。后任卡文迪什实验室主任,直到1971年退休。1936年被选为英国皇家学会会员。1962年被封为爵士。

莫脱研究原子碰撞理论,所提出的极化相关散射是一种重要的技术手段。探讨了半导体现象,如离子晶体中的缺陷和整流等。曾领导一个小组,从事关于晶体中的位错、缺陷和强度研究。对塑性理论,特别是加工硬化等问题,也作出贡献。

莫脱在能带结构的现代理论方面取得新进展。根据能带理论,氧化镍应是金属导体,但实际上是绝缘体。对于这个矛盾,于1949年作出电子-电子相互作用的解释,导致金属-绝缘体转变(通常称为莫脱转变)的发现。

60年代,莫脱研究局域化理论。1968年把电导率的微观图景看成是温度T的函数。在高温下,电子跳跃到邻近原子上;在低温下,电子跳跃到更远的中心。电导率按指数变化。这一理论是分析由跳跃引起迁移的核心。由于在局域电子状态方面作出的重大贡献,莫脱于1977年和菲利普·安德森、范扶累克同获诺贝尔物理学奖。

莫脱主要著作有:《原子碰撞理论》(1933)、《金属与合金性能理论》(1936)、《离子晶体中的电子过程》(1940)等,均和他人合著。

塞格雷

(1905~)美国物理学家。生于意大利蒂沃利。1928年毕业于罗马大学,获哲学博士学位。在军队服役一年后回罗马大学任教,并与费密一起从事研究工作。1932~1936年任罗马大学副教授,1936~1938年任巴勒莫大学物理实验室主任。1938年移居美国,1944年入美国籍。1938~1943年任加利福尼亚大学副研究员,1945年成为物理学教授。1943~1945年参加新墨西哥州洛斯阿拉莫斯第一颗原子弹研制工作。第二次世界大战后回到加利福尼亚大学,任物理学教授。是美国国家科学院院士,美国物理学会和哲学学会会员。

塞格雷在罗马大学的早期工作是研究X射线和原子光谱学,后转向研究核物理。1937年和费密合作,通过氘核与中子轰击钼产生第一个人造元素锝。1938~1943年,和麦克米伦及西博格共同发现同位素钚。1955年,和张伯伦共同证实了反质子的存在。反质子的发现解决了物理学界几乎30年悬而未决的问题,推动核物理学进一步发展由于这一发现,和张伯伦于1959年同获诺贝尔物理学奖。

塞格雷主要著作有《核与粒子》(1964)等。

卡尔·安德森

(1905~)美国物理学。也译卡尔·安德生。生于纽约市。1927年从加利福尼亚理工学院毕业后,成为该校研究生。1930年获博士学位。1933年任助教,1937年任副教授,1939年任教授。1962年后任物理、数学及天文学部主任。是美国国家科学院院士,美国物理学会、哲学学会会员。

1932年,安德森在研究宇宙射线时,从云室中找到了质量等于电子质量、但带正电荷的亚原子粒子,证实了狄喇克关于正电子的预言。1933年又用γ射线轰击方法产生了正电子。由于这一发现,他和赫斯同获1936年诺贝尔物理学奖。

1936年,安德森通过实验证明存在μ子,最初认为属于起核力媒介作用的介子一类,现在知道不属于介子而属于轻子一类。

安德森还研究X射线光电子、γ射线和宇宙射线等。

费利克斯·布洛赫

(1905~1983)美国物理学家。生于瑞士苏黎世。1924~1927年在苏黎世高等技术学校学习。1928年获莱比锡大学物理学博士学位。还获牛津大学名誉学位。曾先后在欧洲几个主要的物理实验室,同海森伯,玻尔及费密等一起,从事固态物理、磁性以及固体同粒子间相互作用的研究。1934年去美国,任斯坦福大学教授。1939年入美国籍。1942~1945年任哈佛大学教授,兼无线电研究所研究员。1954~1955年任欧洲原子核研究中心主任。后仍回斯坦福大学任教。是美国国家科学院院士。1965年任美国物理学会会长。

布洛赫在斯坦福大学期间,同加利福尼亚大学的美国物理学家阿耳瓦雷茨于1939年采用为测量极化中子束而设计的方法,成功地测量了中子磁矩。第二次世界大战期间,在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯参加原子弹研制工作。1944~1945年,同哈佛大学研究小组一起,共同研究雷达对抗措施。

布洛赫最重要的贡献是发展了测量原子核磁场的核感应方法,打开了磁共振能谱学这个未知领域,从而对原子和分子键进行新的研究。由于这项成就,布洛赫和珀塞耳同获1952年诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦的相对论彻底改变了宇宙观

科学家阿尔贝特·爱因斯坦用他的相对论为全新理解星际和微观过程的物理关系创立了基础。在第二次世界大战中,这位和平主义者曾提出德国可能在造原子弹的警告。

将诺贝尔奖授予物理学家阿尔贝特·爱因斯坦有充足的理由。他于1905年提出了狭义相对论,1915年又提出了广义相对论,并且在此期间还提出了光的量子概念,但直至1921年才因他在光电效应方面的工作而获奖。然而这些20世纪初的成就把物理学置于一个新的基础之上。1905年6月,爱因斯坦发表了第一篇关于狭义相对论的论文。

与爱因斯坦的名字不可分割的是公式E=mc2,是从复杂的数学关系中得到的空间与时间的相对关系:一个物体的能量相当于它的质量与光速平方的乘积。

相对是与绝对对立的。从20世纪开始,空间与时间不再是绝对量了。这样确定性的表达最适合光速。在真空中,光以每秒30万公里的的速度传播,无论观察者相对于光源是静止的还是运动的,都是一样的。而质量则是根据速度的不同而变化的。即使一个微小的电子在达到光速时也会无限重,以至于任何力量都无法再使它加速超过这个速度。微小的粒子如原子核可以转换成以前无法想象的巨大能量。原子能发电厂和原子弹的作用方法就是质量与能量转换的最著名的例子。

爱因斯坦还发现了时间相对关系。如果有人以半光速在太空中飞行,则当他返回地球时,他只有留在地球上的人一半那么老。这种现象可以通过测定高速粒子的分解时间来证明。在彼此相向运动的系统(这里为地球和火箭)中,钟的快慢是不同的(所谓时间膨胀)。此后,时间和空间再也不作为相互独立的物理量来考虑了。

广义相对论在数学上非常复杂,因为它是用来进行当时物理方面几乎是未知的张量计算的。在广义相对论中,爱因斯坦将相对论原则延伸到任意的,即包括相互向加速运动在内的各个方面。这项理论基础工作的证明虽然是有的,但只限制在一些没有轰动价值的现象方而,诸如:水星轨道近日点的进动;或者由引力引起的星光光谱线的红向移动,等等。

直至去世(1955)前不久,这位物理学家仍然在从事于广义相对论的继续研究,并为修正传统力学和电学提出数学公式。

爱因斯坦的重要经历

1879年3月14日。生于乌尔姆。爱因斯坦作为一个犹太小企业主的儿子,出生在德国的乌尔姆。他在慕尼黑长大,并在那里上文理科高中,但是这个当时的“坏学生”拒绝服兵役。他前往瑞士,并于1900年加入瑞士国籍。1902年,爱因斯坦与匈牙利人米列娃·毛里茨结婚。

1921年。获得诺贝尔物理学奖。他在苏黎世(1897年起)学习自然科学,并从1902年起靠在伯尔尼当专利局官员和补习老师挣钱养家。1905年,他提出了狭义相对论。两年后提出的光电效应理论使他于1921年获得诺贝尔奖,此时他正担任柏林科学院教授。

1933年起。在英国的经历。这位自认的犹太复国主义者在国际联盟内为公正与和平说话。1933年,为逃避纳粹的迫害,爱因斯坦经比利时到美国,定居在普林斯顿。1940年,他加入美国国籍。

爱因斯坦与J罗伯特·奥本海默

1945年后。和平的促进者。1945年8月美国在广岛和长崎投下原子弹后,爱因斯坦修正了他1939年的想法:当时,他在一封科学家致美国总统富兰克林·D·罗斯福的信上签名。信中,他们提出了在美国进行军事原于能研究的必要性。因为他们当时认为德国正在研究原子弹。

1945年后。作为“共产主义者”受迫害。因为爱因斯坦在第二次世界大战后公开支持和平主义,因而卷入约瑟夫·R·麦卡锡调查“非美阴谋”活动的旋涡。他对此进行了消极的抵抗,拒绝发表任何意见。

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