我就講幾個(gè)比較意外的關(guān)于chem is try（化學(xué)就是試驗(yàn)）的故事吧。

01

頁(yè)巖氣革命

天然氣的分布極廣，最早人們只能開(kāi)采較連續(xù)的氣田。隨著對(duì)能源需求的提升、技術(shù)的進(jìn)步，人們又將眼光投向頁(yè)巖氣、可燃冰等非常規(guī)能源。

1997年，美國(guó)商人米切爾的能源公司的淺層天然氣儲(chǔ)量已經(jīng)岌岌可危，雖然米切爾能源公司擁有德州北部的大片頁(yè)巖層，但從來(lái)沒(méi)人能從這種致密巖石層中穩(wěn)定地大量開(kāi)采頁(yè)巖氣。比米切爾能源大得多的能源公司，例如艾克森（Exxon）、雪佛龍（Chevron），寧可開(kāi)辟海外市場(chǎng)，也不愿意進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)采嘗試。

留給78歲米切爾的時(shí)間不多了，萬(wàn)般無(wú)奈之下，他把賭注壓在頁(yè)巖氣上。

▲號(hào)稱“頁(yè)巖革命之父”的喬治*米切爾。

其實(shí)在這之前，米切爾公司的工程師們也不是沒(méi)有想過(guò)辦法，他們嘗試過(guò)各種化學(xué)品復(fù)配的試劑，都宣告失敗。沒(méi)想到這次一個(gè)工程師使用了錯(cuò)誤的配方，多加了水，稀釋倍數(shù)比之前高了很多，卻得到了更高比例的頁(yè)巖氣。他們看到了希望，使用這個(gè)“偏方”最終獲得了成功，原本萎靡不振的米切爾能源開(kāi)始復(fù)蘇。2001年，米切爾能源的天然氣產(chǎn)量比起1999年來(lái)飆升250%，這在能源史上都極為罕見(jiàn)。同年，米切爾能源最終被另外一家同等規(guī)模的能源公司以31億美元高價(jià)收購(gòu)。

類似米切爾這樣的冒險(xiǎn)家還有很多，頁(yè)巖礦井在美國(guó)遍地開(kāi)花。美國(guó)的整體石油對(duì)外依存度從2005年的頂峰60.3%，降到2014年的27.9%。2014年，美國(guó)已經(jīng)取代了俄羅斯，成為了全球最大的天然氣生產(chǎn)國(guó)（頁(yè)巖氣占到了25%以上）。這就是頁(yè)巖氣革命！

▲開(kāi)采頁(yè)巖氣的壓裂技術(shù)。

02

聚四氟乙烯

普倫基特是美國(guó)杜邦公司杰克森實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家。1938年夏天，普倫基特正在研究氯氟烴的制備，之前成功商業(yè)化的氯氟烴都是氯氟烷烴，可是他對(duì)氯氟烯烴產(chǎn)生了興趣。他選擇了最簡(jiǎn)單的四氟乙烯，他將四氟乙烯存放在干冰冷卻的鋼瓶里，以做進(jìn)一步的研究。有一天，他和助手一起打開(kāi)了鋼瓶，希望四氟乙烯氣化通過(guò)流量計(jì)進(jìn)入反應(yīng)器。沒(méi)多久，他們發(fā)現(xiàn)四氟乙烯的流動(dòng)停止了，普倫基特發(fā)現(xiàn)鋼瓶里還有不少東西，他搖晃鋼瓶，發(fā)現(xiàn)里面有一些固體物在響動(dòng)。

▲普倫基特的團(tuán)隊(duì)正在研究四氟乙烯。

他用一把鋼鋸把鋼瓶鋸開(kāi)，竟然發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多的白粉末。普倫基特明白了，四氟乙烯聚合了，這白色粉末就是高分子聚合物：聚四氟乙烯。他繼續(xù)研究，得到了更好的方法制造更多的聚四氟乙烯。1941年，普倫基特通過(guò)專利首次把聚四氟乙烯公之于世。1945年，杜邦公司為聚四氟乙烯注冊(cè)了Teflon商標(biāo)，中文稱為：特氟龍。

▲杜邦的商標(biāo)總是能成為一個(gè)產(chǎn)品的代名詞，我們的文章里已經(jīng)接觸過(guò)好幾個(gè)了：Spandex，尼龍，F(xiàn)reon，Teflon。世界的發(fā)展需要這些偉大的創(chuàng)新公司

03

磷的發(fā)現(xiàn)

十七世紀(jì)，現(xiàn)代化學(xué)還未建立，煉金術(shù)士們相信世界上存在著一種“哲人石”，可以點(diǎn)石成金。這些煉金術(shù)士們找來(lái)各種晦澀的書(shū)籍，嘗試各種詭秘方法去尋找這種傳說(shuō)中的石頭。

1669年，德國(guó)漢堡有一位商人兼煉金術(shù)士布蘭德，他相信人尿液中含有一些精華物質(zhì)，所以他搜集了很多尿液，不停的蒸發(fā)蒸發(fā)再蒸發(fā)。我真不知道他是怎樣弄到這么多尿液，又怎么忍受的了這些味道，只知道按照記錄，他總共蒸發(fā)了5500升尿液，得到125克白色蠟狀物體。

▲布蘭德天天蒸餾尿液，以為自己發(fā)現(xiàn)了哲人石。

布蘭德欣喜若狂，以為自己成了“哲人石”的發(fā)現(xiàn)者。然而他又迅速失望，因?yàn)檫@種白蠟跟黃金一點(diǎn)都不一樣，把它放到空氣中很容易自燃，發(fā)出奇特的綠光，不熱也不會(huì)點(diǎn)燃其他物質(zhì)。他用“冷焰”命名這種新物質(zhì)，也就是磷現(xiàn)在的英文名“phosphorus”。

1675年，化學(xué)家昆克爾聽(tīng)說(shuō)布蘭德的發(fā)現(xiàn)，想買(mǎi)到這個(gè)配方，結(jié)果布蘭德賣給了出價(jià)更高的昆克爾的朋友克拉夫特。后來(lái)昆克爾自己也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這個(gè)方法，畢竟，蒸餾尿液也沒(méi)什么復(fù)雜。

克拉夫特帶著這個(gè)“神秘”配方自以為是的巡游歐洲，到處展示新發(fā)明。到了英國(guó)，他遇到了大化學(xué)家波義耳，他將磷的樣品給波義耳看，并透露了提取方法。波義耳估計(jì)是嫌這種方法太惡心，或者他不知道怎么去搞到那么多尿液，便改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法，用碳和石英在高溫下還原磷酸鈉，也同樣得到了磷。

▲波義耳用更好的方法得到了磷。

04

不銹鋼

1908年,英國(guó)謝菲爾德的兩大鋼鐵生產(chǎn)商布朗公司和菲斯公司聯(lián)合成立了一家實(shí)驗(yàn)室：布朗菲斯實(shí)驗(yàn)室，他們聘請(qǐng)布雷爾利開(kāi)發(fā)新型鋼鐵合金，以應(yīng)付龐大的軍火需求。從1912年開(kāi)始，布雷爾利接受到一個(gè)棘手的任務(wù)。在戰(zhàn)場(chǎng)上，士兵們最頭疼的問(wèn)題是槍管、炮管總是容易磨損，使用一段時(shí)間就要運(yùn)回后方整修。他在實(shí)驗(yàn)室里讓小伙子們按照各種比例將不同元素?fù)饺脘撹F里熔煉，然后測(cè)試它們的耐磨損性能，好的留作開(kāi)發(fā)，壞的堆放在角落里，時(shí)間一長(zhǎng)，廢棄樣品房間里也放不下，就只好堆放在戶外。

▲布朗菲斯實(shí)驗(yàn)室。

幾個(gè)月后，已經(jīng)進(jìn)入1913年，耐磨項(xiàng)目還未完成，布雷爾利正在實(shí)驗(yàn)室里焦頭爛額的布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，一個(gè)小伙子從門(mén)外沖進(jìn)來(lái)，拿著一塊光亮的樣品叫了起來(lái)：“快看！快看！”

“有什么好看的？” 布雷爾利沒(méi)好氣的說(shuō)，“從垃圾堆里翻出金子了？”

“你看！這塊樣品在外面放了幾個(gè)月，即使日曬雨淋，卻仍然如此光亮！”

布雷爾利不禁睜大了眼睛，這真是意外收獲！要知道，鋼鐵最怕的就是水腐蝕，幾個(gè)月戶外的日曬雨淋后還不生銹，在當(dāng)時(shí)是不可想象的。對(duì)于當(dāng)時(shí)的冶金學(xué)家們來(lái)說(shuō)，耐磨只是一個(gè)眼下的應(yīng)用性難題，而解決腐蝕則是一個(gè)革命性的課題！

▲公認(rèn)的不銹鋼的發(fā)明者：布雷爾利

布雷爾利翻出實(shí)驗(yàn)記錄本，根據(jù)編號(hào)記錄找到了這個(gè)樣品的成分，這是一種含鉻12.8%和含碳0.24%的合金。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研究，輪流用酸、堿、鹽等“滿清十大酷刑”去考驗(yàn)這種新的金屬，這塊合金任它風(fēng)吹雨打，我自巍然不動(dòng)。

幾天以后，實(shí)驗(yàn)員們終于被它折服了，準(zhǔn)備用他們常用的方法——硝酸的乙醇溶液——給它蝕刻上標(biāo)示，這時(shí)才發(fā)現(xiàn)蝕刻根本不起作用，大家不禁相視而笑，他們面對(duì)的真是價(jià)值千金的大發(fā)明“不銹鋼”??！

▲在布朗菲斯實(shí)驗(yàn)室遺址，布雷爾利和他的發(fā)現(xiàn)聲明。

05

魔酸

1966年，美國(guó)化學(xué)家?jiàn)W萊教授的一個(gè)助手不小心將一塊蠟燭丟在了一個(gè)裝了酸的容器里，他驚奇的發(fā)現(xiàn)蠟燭很快溶解了！要知道，蠟燭是一種長(zhǎng)鏈烷烴，主要參加自由基反應(yīng)，一般認(rèn)為它們是老老實(shí)實(shí)的有機(jī)物，跟酸堿反應(yīng)從來(lái)就是絕緣的！

▲1994年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者：奧萊。

奧萊教授也震驚了，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)仔細(xì)研究了一下，發(fā)現(xiàn)溶解蠟燭的酸是五氟化銻和氟磺酸的混合物。由于該現(xiàn)象過(guò)于神奇，奧萊團(tuán)隊(duì)給這種酸起名“魔酸”。他們又給反應(yīng)后的蠟燭溶液做了核磁共振分析，發(fā)現(xiàn)其中竟然有一個(gè)尖銳的碳正離子峰，說(shuō)明“魔酸”竟然將烷烴給質(zhì)子化了！他們繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)“魔酸”不僅可以攻克蠟燭的防線，其他烷烴、烯烴的堡壘也都一座又一座被“魔酸”這種超級(jí)攻城利器攻克了，生成了一種又一種碳正離子。

一直以來(lái)，碳正離子僅僅存在于化學(xué)家的理論中，作為一種假設(shè)的中間產(chǎn)物，因?yàn)樗姆磻?yīng)活性太強(qiáng)，實(shí)在很難保存。如今奧萊團(tuán)隊(duì)終于發(fā)現(xiàn)，碳正離子不僅真是存在，而且可以保存在魔酸溶液里，參與下一步的反應(yīng)。1994年，因?yàn)閷?duì)碳正離子的研究，奧萊被授予當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

▲魔酸將甲烷變成碳正離子和氫氣，并進(jìn)一步反應(yīng)生成乙烯，開(kāi)辟了新的化學(xué)反應(yīng)路徑。

06

一只貓發(fā)現(xiàn)的碘元素

1809年，一個(gè)西班牙人發(fā)明了用海藻灰處理智利硝石的方法，利用高低溫溶解度不同的原理，將硝酸鈉變成硝酸鉀。

▲拿破侖軍事的終點(diǎn)：滑鐵盧戰(zhàn)役。拿破侖擅長(zhǎng)使用炮兵，用硝石制成的火藥必不可少。

法國(guó)商人古多瓦得到這個(gè)工藝，立刻開(kāi)辦工廠，發(fā)了軍火財(cái)，掙了很多錢(qián)。有一天他發(fā)現(xiàn)裝著海藻灰溶液的銅制容器腐蝕的很厲害，所以他前往自己的實(shí)驗(yàn)室，對(duì)此加以研究。

一天中午，結(jié)束了一個(gè)上午的實(shí)驗(yàn)，古多瓦蹲在一邊吃飯，突然，不知道從哪里跑過(guò)來(lái)一只貓，竄上了古多瓦的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。古多瓦緊張的站了起來(lái)，卻讓那只貓更加驚慌，它忙不擇路，先打翻了一個(gè)瓶子，又打碎了一個(gè)燒瓶，一溜煙逃走了。

▲碘元素的發(fā)現(xiàn)者：古多瓦。

古多瓦還沒(méi)來(lái)得及生氣，就發(fā)現(xiàn)兩個(gè)瓶子里流出的液體混在一起，似乎發(fā)生了什么神奇的反應(yīng)，一縷藍(lán)紫色的“仙氣”緩緩升起，這可是從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)的異象。

古多瓦查看了碎瓶子的標(biāo)簽，一個(gè)瓶子是海藻灰的酒精溶液，另一個(gè)瓶子是鐵的硫酸溶液。他又重復(fù)了“貓的實(shí)驗(yàn)”，確實(shí)每次都會(huì)得到藍(lán)紫色“仙氣”，這種“仙氣”冷凝之后竟然不會(huì)變成液體，而是直接凝固成一種暗黑色金屬光澤的固體。

▲碘蒸汽是這種特殊的紫色。

古多瓦畢竟是一個(gè)商人，他沒(méi)有能力判定“貓的實(shí)驗(yàn)”給他帶來(lái)的究竟是什么新玩意。他把得到的這些樣品郵寄給了法國(guó)當(dāng)時(shí)最牛的科學(xué)家蓋呂薩克和安培。蓋呂薩克分析之后認(rèn)為，這要么是一種新元素，要么是一種氧化物。但他建議，因?yàn)樗恼羝亲仙?，如果最后判定這是一種新元素的話，就用希臘語(yǔ)中的紫羅蘭（ioeides）來(lái)命名——iode。安培畢竟主要精力在物理，他拿不定主意后將樣品又郵寄到大洋對(duì)岸的英國(guó)，給了大帥哥戴維，戴維立馬判定這是一種新元素，并指出它跟氯的性質(zhì)很相似。

當(dāng)時(shí)的英法關(guān)系勢(shì)如水火，戴維和蓋呂薩克打了民族主義的雞血，一場(chǎng)誰(shuí)先鑒定出這是一種新元素的論戰(zhàn)立馬展開(kāi)了。不過(guò)他們倆都承認(rèn)，是古多瓦發(fā)現(xiàn)了新元素，他們也都同意蓋呂薩克的命名方案，將新元素命名為Iodine（加上鹵素的后綴），翻譯成中文是碘。

▲暗黑色，帶有金屬光澤的碘單質(zhì)。

07

X射線

1895年末，倫琴開(kāi)始對(duì)當(dāng)時(shí)最時(shí)髦的克魯克斯管感興趣起來(lái)。這是英國(guó)物理學(xué)家克魯克斯發(fā)明的一種玻璃管，實(shí)際上就是將玻璃管抽真空，兩端焊上金屬電極，通上電流以后，管內(nèi)就會(huì)放電，管內(nèi)和管壁一起發(fā)出冷光。這種場(chǎng)景經(jīng)常在電影中科學(xué)狂人的實(shí)驗(yàn)室里見(jiàn)到，在19世紀(jì)末，這確實(shí)是科學(xué)界最流行的玩意兒，下面我們會(huì)看到，這神秘的玩意兒會(huì)給我們帶來(lái)哪些神奇的發(fā)現(xiàn)。

▲克魯克斯管，下面是通電以后的情形。

有一次，倫琴發(fā)現(xiàn)克魯克斯管不遠(yuǎn)處的一包照相底片竟然神不知鬼不覺(jué)的曝光了。其實(shí)，當(dāng)時(shí)“玩”克魯克斯管的科學(xué)家很多，包括克魯克斯本人在內(nèi)，都注意到了這種現(xiàn)象，但是所有人都沒(méi)有重視。既然照片會(huì)曝光，那就放遠(yuǎn)一點(diǎn)唄，反正跟我的研究也沒(méi)啥關(guān)系。

但倫琴認(rèn)為，此事必有蹊蹺，他開(kāi)始認(rèn)真的研究此事。

▲倫琴的側(cè)面。

他嘗試了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，都沒(méi)有頭緒，有一天他突發(fā)奇想，會(huì)不會(huì)是外部的光線射入克魯克斯管，引起了什么反應(yīng)。如果將管子包裹起來(lái)，會(huì)是什么樣的情形呢？照片還會(huì)曝光嗎？

一天晚上，他將一張黑色的硬紙板卷在克魯克斯管的外面，做了好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，又是沒(méi)有任何結(jié)果。寫(xiě)完實(shí)驗(yàn)報(bào)告，他打了一個(gè)哈欠，穿上大衣，關(guān)上電燈，正準(zhǔn)備離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，卻想起來(lái)電路還沒(méi)掐斷呢，于是他來(lái)不及開(kāi)燈，轉(zhuǎn)過(guò)身去摸回實(shí)驗(yàn)臺(tái)尋找電路。就在這時(shí)候，他猛然看到另一張桌子上面，有什么東西正在發(fā)著神秘的冷光，好似深夜中的螢火蟲(chóng)。

▲倫琴究竟發(fā)現(xiàn)了什么？

倫琴似乎發(fā)現(xiàn)了寶藏，到底是什么東西在放光？借著微弱的冷光，他發(fā)現(xiàn)原來(lái)是一張涂了鉑氰酸鋇的紙。和很多含鋇的化合物一樣，鉑氰酸鋇也是一種能放磷光的物質(zhì)，只要有光在向它照射，它就會(huì)放出冷光。

可是，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室不是漆黑一片嗎？通著電源的克魯克斯管倒是可以發(fā)出冷光，但實(shí)在太微弱了，何況它還包裹著厚厚的黑紙板呢。

▲倫琴在實(shí)驗(yàn)室里。

究竟是怎么回事？倫琴躊躇了半天，才想起他本來(lái)是要關(guān)掉電路。當(dāng)他掐掉電路，卻發(fā)現(xiàn)鉑氰酸鋇紙發(fā)出的冷光漸漸消失了。難道，鉑氰酸鋇紙發(fā)出的冷光竟然和厚厚包裹的克魯克斯管有關(guān)系？小小的克魯克斯管里竟然有東西能穿越厚厚包裹的黑紙板，跟紙上的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生神秘的反應(yīng)？

▲謙遜的倫琴正面像。

經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，倫琴終于相信，克魯克斯管里確實(shí)在發(fā)出一種未知的神秘射線，它的穿透性特別強(qiáng)，不光能穿過(guò)黑紙板，就算是穿過(guò)厚厚的書(shū)、木板、鋁板，最終涂上鋇鹽的紙上還是會(huì)出現(xiàn)冷光。

有一天，倫琴的妻子來(lái)到他的實(shí)驗(yàn)室，他讓她把手放在用黑紙包嚴(yán)的照相底片前面，然后用神秘射線照射，顯影后，底片上竟然清晰地呈現(xiàn)出他妻子的手骨。

他妻子驚呆了：“我的天哪，這不會(huì)是我的手吧！”

“沒(méi)錯(cuò)，就是你的手！”倫琴得意的笑道，“沒(méi)看到你的結(jié)婚戒指嗎？”

▲珍貴的照片：第一張X射線顯影的照片，來(lái)自倫琴妻子的手?！皼](méi)看到你的結(jié)婚戒指嗎？”^_^

這真是太神奇了，在這之前，沒(méi)人想到過(guò)，不用解剖，就能看到人體內(nèi)部的骨骼。沒(méi)過(guò)幾天，已經(jīng)開(kāi)始有醫(yī)生開(kāi)始用這種射線來(lái)給患者檢查身體了，我們現(xiàn)在還在用呢。

▲這可不是倫琴妻子的手，是1896年珍貴的老照片，醫(yī)生已經(jīng)開(kāi)始用X射線來(lái)給畸形患者進(jìn)行診斷了。

1895年12月28日，謙遜的倫琴發(fā)表了報(bào)告《一種新射線——初步報(bào)告》，其中提到他還不了解這種射線各方面的特性，還需要繼續(xù)研究，因此給它起名“X射線”，盡管有人叫它“倫琴射線”。

但其他科學(xué)家已經(jīng)按捺不住了，一時(shí)間，幾十篇報(bào)告蜂擁而至，一些物理學(xué)家甚至提出自己也發(fā)現(xiàn)了神秘的新射線，更多的科學(xué)家開(kāi)始對(duì)這些神秘射線的原理進(jìn)行猜測(cè)，一個(gè)新的時(shí)代來(lái)臨了，我們后面再慢慢講這些故事。

▲倫琴的實(shí)驗(yàn)室。

不管倫琴再如何謙虛，由于“X射線”的發(fā)現(xiàn)，1901年他被授予第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

平心而論，他不是最有才華的科學(xué)家。他雖然打開(kāi)了放射性的大門(mén)，但獲獎(jiǎng)之后再無(wú)重大發(fā)明發(fā)現(xiàn)?？雌饋?lái)他發(fā)現(xiàn)“X射線”是偶然的，卻又是必然的。必然性就在于他對(duì)微小的異?，F(xiàn)象進(jìn)行特別關(guān)注和深入探索，這本身就是偉大科學(xué)精神的重要方面。

有記者采訪他：“您在碰到這類莫名其妙的想法時(shí)，心里是怎么想的呢？”

“我沒(méi)什么想法，我只是做實(shí)驗(yàn)。”他簡(jiǎn)單的回答道。

▲倫琴的墓，位于德國(guó)吉森。

08

放射性

倫琴X射線后的那段日子里，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)室里都在研究各種各樣的“射線”，但第一個(gè)對(duì)X射線給出解釋的人，竟然是一個(gè)數(shù)學(xué)家——龐加勒。

法國(guó)人龐加勒堪稱一位全才，數(shù)學(xué)、天文、物理，以至哲學(xué)都是世界級(jí)，甚至有人幫他叫冤：“實(shí)際上是龐加勒先于愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)了相對(duì)論?！?/p>

今天的我們不在意這些細(xì)節(jié)，我們要說(shuō)的是他對(duì)X射線的“誤導(dǎo)”。他尤其注意到倫琴X射線里的磷光現(xiàn)象，于是在1896年1月20日的報(bào)告中提出：“一切強(qiáng)烈的磷光物體都能發(fā)生X射線，哪怕在沒(méi)有克魯克斯管的情況下?！?/p>

▲龐加勒在X射線的解釋上瞎指揮，卻有了重大發(fā)現(xiàn)。

法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾也是X射線答案的追尋者之一，他父親是磷光現(xiàn)象的專家，所以他也一直對(duì)各種磷光現(xiàn)象非常感興趣，這是他在這項(xiàng)研究工作中得天獨(dú)厚的先天優(yōu)勢(shì)。

也許真的是巧合，龐加勒做報(bào)告的那一天，貝克勒爾正好在場(chǎng)，而且恰好和龐大師邂逅。他們聊起X射線的話題，貝克勒爾自報(bào)家門(mén)對(duì)磷光非常感興趣，龐加勒靈光一現(xiàn)，立刻建議小貝回去試試磷光，看它會(huì)不會(huì)產(chǎn)生X射線。

▲1903年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一：貝克勒爾。

第二天，貝克勒爾一到實(shí)驗(yàn)室，就找出各種磷光物質(zhì)，根據(jù)他之前的經(jīng)驗(yàn)，硫酸鈾鉀等幾種鈾鹽的磷光現(xiàn)象最為明顯，用它們來(lái)實(shí)驗(yàn)最合適不過(guò)了。他將照相底片包在一張密實(shí)的黑紙里，鋪上一張薄紙，中間夾了一層剪成花樣的金屬片，最上面撒了鈾鹽。這一套組合完畢，就拿到太陽(yáng)底下照射。

過(guò)了一段時(shí)間，貝克勒爾將底片拿去顯影，底片上果然出現(xiàn)了金屬片的花紋。小貝心想：“龐大師，我可真服了你！”很明顯，鈾鹽的磷光作用，發(fā)出了X射線，穿透了黑紙，使底片感光?；y則是射線無(wú)法穿過(guò)密致金屬擋住而無(wú)法感光的地方。

▲貝克勒爾在實(shí)驗(yàn)室里。

小貝立馬做了報(bào)告，成為眾多佐證龐加勒觀點(diǎn)的科學(xué)家之一?？墒秦惪死諣柌⒉皇且粋€(gè)淺嘗輒止的人，對(duì)于如此新奇的事物，他可沒(méi)玩夠。

2月26日，他又一次準(zhǔn)備好了那套組合：黑紙包底片、花紋金屬片、薄紙和鈾鹽。這時(shí)突然天上烏云密布……好吧，那就等第二天吧！

巴黎那幾天的天氣非常糟糕，第二天、第三天甚至第四天，巴黎人連一縷陽(yáng)光都沒(méi)見(jiàn)著。貝克勒爾等不及了，他第二天要去科學(xué)院參加一個(gè)報(bào)告會(huì)，他希望能夠有更加十足的證據(jù)支撐他的結(jié)論。他必須要把黑紙打開(kāi)，讓底片去顯影。

▲畢莎羅1897年大作《巴黎蒙馬特大道（陰天）》。

貝克勒爾一邊工作一邊盤(pán)算著，連續(xù)好幾天的陰天，鈾鹽產(chǎn)生的磷光應(yīng)該非常有限，曝光的力度應(yīng)該很弱，底片上應(yīng)該是一片模糊吧？

結(jié)果讓他大吃一驚！底片上黑白輪廓分明，之前還沒(méi)有看到過(guò)對(duì)比如此鮮明的明暗花紋，貝克勒爾頓時(shí)一頭霧水。

▲貝克勒爾用鈾鹽照射的膠片曝光以后的情形。

貝克勒爾又將這套組合放進(jìn)一個(gè)密閉的盒子里一連好幾天。這總不會(huì)有磷光了吧？可就是這樣，底片還是感光了，而且時(shí)間越長(zhǎng)，底片越見(jiàn)清晰。

難道X射線跟磷光沒(méi)關(guān)系嗎？難道鈾鹽不需要磷光就可以發(fā)出X射線嗎？

這時(shí)有人指出，這不是顯而易見(jiàn)嗎？你用的都是鈾鹽，說(shuō)明可能是含鈾物質(zhì)發(fā)出不可見(jiàn)的射線啊。小貝當(dāng)然不會(huì)放過(guò)這條蛛絲馬跡，他嘗試了鈾的各種化合物——氧化物、鈾酸、各種鈾鹽，還試了純鈾，果然都可以讓底片感光，留下鮮明的花紋。

結(jié)論很明顯了：同克拉普羅特認(rèn)識(shí)的那樣，鈾是一種尤其特殊的元素，它無(wú)時(shí)不刻都在發(fā)射出一種不可見(jiàn)的射線。這種射線可以使底片感光，這與磷光現(xiàn)象根本沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)系。

▲我大鈾元素就是如此與眾不同！

09

原子核式模型

盧瑟福的老師JJ湯姆森（不是開(kāi)爾文）在1897年發(fā)現(xiàn)了電子，幾年后，湯姆森提出了他的“梅子布丁模型”，帶負(fù)電的電子好像梅子散布在帶正電的原子“布丁”上。對(duì)此，科學(xué)界提不出更好的意見(jiàn)，沒(méi)有太多異議，這里面也包括盧瑟福。

1909年，盧瑟福獲諾獎(jiǎng)一年之后，他帶領(lǐng)兩位年輕人蓋革和馬士登（當(dāng)時(shí)還沒(méi)畢業(yè)）做了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)。他們用鐳射出的α粒子轟擊不同厚度的金箔，希望研究在不同厚度的金屬下，α粒子的數(shù)量和偏轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)關(guān)系。

有人問(wèn)為什么用金箔呢？因?yàn)榻鸷苘?，柔韌性好，可鍛造性特別強(qiáng)，容易被打造成超薄的箔片。

▲做了“金箔實(shí)驗(yàn)”的三位科學(xué)家：盧瑟福、蓋革、馬士登。（從左到右）

他們做了幾次實(shí)驗(yàn)，得到了一些數(shù)據(jù)，都是α射線方向一定角度范圍內(nèi)的偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。正當(dāng)兩位年輕人正準(zhǔn)備將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，盧瑟福大boss黑著臉出現(xiàn)了：“No，No，No！”他認(rèn)為沒(méi)畢業(yè)的馬士登還過(guò)于年輕，實(shí)驗(yàn)技能還需要經(jīng)常被挑戰(zhàn)和接受考驗(yàn)，因此他讓馬士登把360度每一個(gè)角度都做一下測(cè)量。馬士登一邊心里暗暗的罵著該死的老板，一邊怒視著偷笑的蓋革，只好轉(zhuǎn)過(guò)身去重新布置實(shí)驗(yàn)儀器。

對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是沒(méi)抱任何希望的馬士登繼續(xù)做著實(shí)驗(yàn)，幾乎昏昏欲睡，突然一個(gè)數(shù)據(jù)閃過(guò)，讓他睡意全無(wú)。在α射線的入射方向，硫化鋅屏幕上竟然出現(xiàn)了一個(gè)亮點(diǎn)！這是啥情況？難道有少量α粒子被反射回來(lái)了？

▲“金箔實(shí)驗(yàn)”儀器的復(fù)制品。

他多次重復(fù)了實(shí)驗(yàn)，這個(gè)現(xiàn)象確鑿無(wú)疑。他叫來(lái)了蓋革和盧瑟福，盧瑟福也震驚了。他事后回憶說(shuō)：“這就好像你朝一張薄紙射出一枚15英寸的炮彈，炮彈卻彈回來(lái)打中你一樣?！?/p>

他們?nèi)艘黄鹱屑?xì)分析了所有數(shù)據(jù)，大部分的α粒子都穿過(guò)了金箔，幾乎沒(méi)有任何偏轉(zhuǎn)，大約1/8000的α以超過(guò)90°的角度偏轉(zhuǎn)。他們思考再三，決定摒棄JJ湯姆森的“梅子布丁模型”，提出了“原子核式模型”。原子里的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量分布在其中心的原子核里，帶負(fù)電的電子占據(jù)了原子大部分體積，圍繞著原子核高速旋轉(zhuǎn)。

盡管“原子核式模型”還有缺陷，比如原子坍塌等，但都是玻爾等后來(lái)人的工作了。盧瑟福也因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)得到“原子核物理學(xué)之父”的稱謂，顯然他當(dāng)之無(wú)愧?！敖鸩瓕?shí)驗(yàn)”更因此而被評(píng)為“最美的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)”之一。

▲盧瑟福的核式模型（下）取代了湯姆森的布丁模型（上），因?yàn)樗蠈?shí)驗(yàn)。