山西大學化學系丁教授
1. 請幫我找找在世界很有名的科學家資料
朱棣文
(2004-02-06)
朱棣文院士於民國卅七年二月二八日生,籍貫為 江蘇省太倉縣。專習物理應用物理(原子物理); 1970年畢業於羅徹斯特大學,獲數學學士和物理 學學士;1976年獲加州大學伯克利分校物理學博 士。博士論文是〃原子鉈的禁戒M1躍遷 62P1/2- 72P1/2 的測量〃,博士指導老師是康明斯教授。 目前現職於美國史丹福大學物理學和應用物理教 授授。
得獎作品
發展利用雷射冷卻與捕捉原子方法
對科學研究之影響
用類似的技術,還可以用來研究DNA或者其他聚合鏈的機械性質。當年他還在貝爾實驗室時就發明了一種「光學鑷子」(optical tweezer),這有點像星際大戰中的拖曳光束,可以用雷射來操縱微小物質,包過細菌、DNA等等。他們也研究過號稱為「分子馬達」(molecular motor) 的肌蛋白細胞的收縮。此技術當然也可以在不破壞細胞膜的情況下,操控細胞內的物質,或在密閉容器內處理稀有元素或者放射性元素了。
丁肇中
(2004-02-06)
丁肇中祖籍山東日照縣;1936年出生於美國密西根州安阿堡(Ann Arbor);父親是丁觀海,母親是王雋英,他在台北讀中學,在密西根大學讀大學本科與研究院,於1962年獲博士學位;自1967年起執教於麻省理工學院。丁教授在粒子物理學中有許多卓著的貢獻,最有名的是1974年J粒子的發現,這項發現導致粒子物理學走入了新的方向,也因此而獲得1976年諾具爾物理獎。 此外,他對量子電動力學之精確性、輕子的性質、矢量粒子的性質、膠子噴注現象,Z-γ之干涉等問題的研究都是十分重要的貢獻。 近年來丁教授組成並領導一實驗組,積極建造L3探測器,將於1988年起在西歐中心(CERN)的LEP加速器上做實驗,這是一項極大的計劃,動員了世界各國四百多名實驗物理學者,探測器建造費用將超過一億美元。丁教授是當代最傑出的實驗物理學家之一。他的工作特徵是方向明確果斷,計劃周詳嚴謹。
得獎作品
發現新的重基本粒子:J/Ψ粒子(現稱J粒子)
楊振寧
(2004-02-06)
安徽省合肥縣人,民國十一年八月二十二日出生。一九二八年就讀廈門國小、一九三三年就讀北平崇德中學、一九三八年插班昆明昆萬中學高中二年級、並以高二的同等學歷,考取當時由清華、北大、南開三個大學合並的西南聯大的化學系,後來改念物理系。一九四二年西南聯大畢業、一九四四年西南聯大研究所畢業、一九四五年在西南聯大附中教學後赴美、一九四八年夏完成芝加哥大學博士學位一九四九年秋天普林斯頓大學研究、一九五七年獲諾貝爾物理獎、一九五八年當選中央研究院院士、一九六五年應紐約州立大學校長托爾邀請籌備創立石溪分校研究部門、一九六六年離普林斯頓赴紐約州立大學石溪分校主持物理研究所,擔任教授至今。
一九五七年,和李政道合作推翻了愛因斯坦的「宇稱守恆定律」,獲得諾貝爾物理獎學金。他們這項貢獻得到極高評價,被認為是物理學上的里程碑之一。盡管他們早已入了美籍,但也是「美籍華人」,消息傳來,中國人無不引以為傲。楊氏也是以曾經接受中國文化的薰陶為自傲的,那年他們在接受諾貝爾獎金的時候,由他代表致辭,最後一段,他說:「我深深察覺到一樁事實,這就是:在廣義上說,我是中華文化和西方文化的產物,既是雙方和諧的產物,又是雙方沖突的產物,我願意說我既以我的中國傳統為驕傲,同樣的,我又專心致於現代科學。」 在教了十七年書之後,楊氏於一九六六年,離開普林斯頓大學,前往紐約州立大學石溪分校主持理論物理研究所的研究工作。他認為是自己「走出象牙塔」,重新出發,科學界人士對他再度獲得諾貝爾獎的可能性,抱持期待與樂觀。楊夫人杜致禮女士,出生名門,為杜聿明將軍掌珠,專攻文學,中英文造詣均佳,曾在台灣教過英文,在美國紐約州立大學石溪分校教中文,言談舉止富書卷氣,育子女三人,老大楊光諾電腦工程師,老二楊光宇,化學家,楊又禮,醫生。
得獎作品
發現弱相互作用宇稱不守恆原理:宇稱守恆如在弱相互作用中不成立,宇稱概念就不能用在θ和τ粒子的衰變過程中,因此可以認為θ和τ粒子是同一粒子。
對科學研究之影響
楊振寧和李政道的理論,推翻了物理學上屹立不移三十年之久的宇稱守恆定律。這一發現,使瑞典皇家科學院立即將一九五七年 的諾貝爾物理獎,頒發給楊振寧和李政道兩位博士,因為他們指正了過去科學家所犯的嚴重錯誤,更開啟基本粒子「弱交換作用」一些規則的研究,使人類對物 質構造內層的認識邁進一大步。
卡文迪什(Henry Cavendish)
(2004-02-06)
卡文迪什(Henry Cavendish)英國物理學家和化學家。1731年10月10日生於法國尼斯。1749年考人劍橋大學,1753年尚未畢業就去巴黎留學。後回倫敦定居,在他父親的實驗室中做了許多電學和化學方面的研究工作。1760年被選為英國皇家學會會員。1803年當選為法國科學院外國院土。卡文迪什畢生致力於科學研究,從事實驗研究達50年之久,性格孤僻,很少與外界來往。卡文迪什的主要貢獻有:1781年首先製得氫氣,並研究了其性質,用實驗證明它燃燒後生成水。但他曾把發現的氫氣誤認為燃素,不能不說是一大憾事。1785年卡文迪什在空氣中引入電火花的實驗使他發現了一種不活潑的氣體的存在。他在化學、熱學、電學、萬有引力等方面進行地行多成功的實驗研究,但很少發表,過了一個世紀後,麥克斯韋整理了他的實驗論文,並於1879年出版了名為《尊敬的亨利·卡文迪什的電學研究》一書,此後人們才知道卡文迪什做了許多電學實驗。麥克斯韋說:「這些論文證明卡文迪什幾乎預料到電學上所有的偉大事實,這些偉大的事實後來通過庫侖和法國哲學家們的著作而聞名於科學界。」
早在庫侖之前,卡文迪什已經研究了電荷在導體上的分布問題。1777年,他向皇家學會提出報告說:「電的吸引力和排斥力很可能反比於電荷間距離的平方,如果是這樣的話,那麼物體中多餘的電幾乎全部堆積在緊靠物體表面的地方,而且這些電緊緊地壓在一起,物體的其餘部分處於中性狀態。」他還通過實驗證明電荷之間的作用力。他還早於法拉第用實驗證明電容器的電容取決於兩極板之間的物質。他最早建立電勢概念,指出導體兩端的電勢與通過它的電流成正比(歐姆定律在1827年才確立)。當時還無法測量電流強度,據說他勇敢地用自己的身體當作測量儀器,以從手指到手臂何處感到電振動來估計電流的強弱。
卡文迪什的重大貢獻之一是1798年完成了測量萬有引力的扭秤實驗,後世稱為卡文迪什實驗。他改進了英國機械師米歇爾(John Michell,1724~1793)設計的扭秤,在其懸線系統上附加小平面鏡,利用望遠鏡在室外遠距離操縱和測量,防止了空氣的擾動(當時還沒有真空設備)。他用一根39英寸的鍍銀銅絲吊一6英尺木桿,桿的兩端各固定一個直徑2英寸的小鉛球,另用兩顆直徑12英寸的固定著的大鉛球吸引它們,測出鉛球間引力引起的擺動周期,由此計算出兩個鉛球的引力,由計算得到的引力再推算出地球的質量和密度。他算出的地球密度為水密度的5.481倍(地球密度的現代數值為5.517g/cm3),由此可推算出萬有引力常量G的數值為 6.754×10-11 Nm2/kg2(現代值前四位數為6.672)。這一實驗的構思、設計與操作十分精巧,英國物理學家J.H.坡印廷曾對這個實驗下過這樣的評語:「開創了弱力測量的新時代」。
卡文迪什在1766年發表了《論人工空氣》的論文並獲皇家學會科普利獎章。他制出純氧,並確定了空氣中氧、氮的含量,證明水不是元素而是化合物。他被稱為「化學中的牛頓」。
卡文迪什一生在自己的實驗室中工作,被稱為「最富有的學者,最有學問的富翁」。卡文迪什於1810年2月24日去世。
後來,他的後代親屬德文郡八世公爵S.C.卡文迪什將自己的一筆財產捐贈劍橋大學於1871年建成實驗室,它最初是以 H.卡文迪什命名的物理系教學實驗室,後來實驗室擴大為包括整個物理系在內的科研與教育中心,並以整個卡文迪什家族命名。該中心注重獨立的、系統的、集團性的開拓性實驗和理論探索,其中關鍵性設備都提倡自製。近百年來卡文迪什實驗室培養出的諾貝爾獎金獲得者已達26人。麥克斯韋、瑞利、J.J.湯姆孫、盧瑟福等先後主持過該實驗室。
開爾文
(2004-02-06)
開爾文是英國著名物理學家、發明家,原名W.湯姆孫。他是本世紀的最偉大的人物之一,是一個偉大的數學物理學家兼電學家。他被看作英帝國的第一位物理學家,同時受到世界其他國家的贊賞。他的一生獲得了一切可能給予的榮譽。而他也無愧於這一切,這是他在漫長的一生中所作的實際努力而獲得的。這些努力使他不僅有了名望和財富,而且贏得了廣泛的聲譽。
1824年6月26日開爾文生於愛爾蘭的貝爾法斯特。他從小聰慧好學,10歲時就進格拉斯哥大學預科學習。17歲時,曾立志:「科學領路到哪裡,就在哪裡攀登不息」。1845年畢業於劍橋大學,在大學學習期間曾獲蘭格勒獎金第二名,史密斯獎金第一名。畢業後他赴巴黎跟隨物理學家和化學家V.勒尼奧從事實驗工作一年,1846年受聘為格拉斯哥大學自然哲學(物理學當時的別名)教授,任職達53年之久。由於裝設第一條大西洋海底電纜有功,英政府於1866年封他為爵士,並於1892年晉升為開爾文勛爵,開爾文這個名字就是從此開始的。1890~1895年任倫敦皇家學會會長。1877年被選為法國科學院院士。1904年任格拉斯哥大學校長,直到1907年12月17日在蘇格蘭的內瑟霍爾逝世為止。
開爾文研究范圍廣泛,在熱學、電磁學、流體力學、光學、地球物理、數學、工程應用等方面都做出了貢獻。他一生發表論文多達600餘篇,取得70種發明專利,他在當時科學界享有極高的名望,受到英國本國和歐美各國科學家、科學團體的推崇。他在熱學、電磁學及它們的工程應用方面的研究最為出色。
開爾文是熱力學的主要奠基人之一,在熱力學的發展中作出了一系列的重大貢獻。他根據蓋-呂薩克、卡諾和克拉珀龍的理論於1848年創立了熱力學溫標。他指出:「這個溫標的特點是它完全不依賴於任何特殊物質的物理性質。」這是現代科學上的標准溫標。他是熱力學第二定律的兩個主要奠基人之一(另一個是克勞修斯),1851年他提出熱力學第二定律:「不可能從單一熱源吸熱使之完全變為有用功而不產生其他影響。」這是公認的熱力學第二定律的標准說法。並且指出,如果此定律不成立,就必須承認可以有一種永動機,它藉助於使海水或土壤冷卻而無限制地得到機械功,即所謂的第二種永動機。他從熱力學第二定律斷言,能量耗散是普遍的趨勢。1852年他與焦耳合作進一步研究氣體的內能,對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進,進行氣體膨脹的多孔塞實驗,發現了焦耳-湯姆孫效應,即氣體經多孔塞絕熱膨脹後所引起的溫度的變化現象。這一發現成為獲得低溫的主要方法之一,廣泛地應用到低溫技術中。1856年他從理論研究上預言了一種新的溫差電效應,即當電流在溫度不均勻的導體中流過時,導體除產生不可逆的焦耳熱之外,還要吸收或放出一定的熱量(稱為湯姆孫熱)。這一現象後叫湯姆孫效應。
在電學方面,湯姆孫以極高明的技巧研究過各種不同類型的問題,從靜電學到瞬變電流。他揭示了傅里葉熱傳導理論和勢理論之間的相似性,討論了法拉第關於電作用傳播的概念,分析了振盪電路及由此產生的交變電流。他的文章影響了麥克斯韋,後者向他請教,希望能和他研究同一課題,並給了他極高的贊譽。
開爾文在電磁學理論和工程應用上研究成果卓著。1848年他發明了電像法,這是計算一定形狀導體電荷分布所產生的靜電場問題的有效方法。他深人研究了萊頓瓶的放電振盪特性,於1853年發表了《萊頓瓶的振盪放電》的論文,推算了振盪的頻率,為電磁振盪理論研究作出了開拓性的貢獻。他曾用數學方法對電磁場的性質作了有益的探討,試圖用數學公式把電力和磁力統一起來。1846年便成功地完成了電力、磁力和電流的「力的活動影像法」,這已經是電磁場理論的雛形了(如果再前進一步,就會深人到電磁波問題)。他曾在日記中寫道:「假使我能把物體對於電磁和電流有關的狀態重新作一番更特殊的考察,我肯定會超出我現在所知道的范圍,不過那當然是以後的事了。」他的偉大之處,在於能把自己的全部研究成果,毫無保留地介紹給了麥克斯韋,並鼓勵麥克斯韋建立電磁現象的統一理論,為麥克斯韋最後完成電磁場理論奠定了基礎。
他十分重視理論聯系實際。1875年預言了城市將採用電力照明,1879年又提出了遠距離輸電的可能性。他的這些設想以後都得以實現。1881年他對電動機進行了改造,大大提高了電動機的實用價值。在電工儀器方面,他的主要貢獻是建立電磁量的精確單位標准和設計各種精密的測量儀器。他發明了鏡式電流計(大大提高了測量靈敏度)、雙臂電橋、虹吸記錄器(可自動記錄電報信號)等等,大大促進了電測量儀器的發展。根據他的建議,1861年英國科學協會設立了一個電學標准委員會,為近代電學量的單位標准奠定了基礎。在工程技術中,1855年他研究了電纜中信號傳播情況,解決了長距離海底電纜通訊的一系列理論和技術問題。經過三次失敗,歷經兩年的多方研究與試驗,終於在1858年協助裝設了第一條大西洋海底電纜,這是開爾文相當出名的一項工作。他善於把教學、科研、工業應用結合在一起,在教學上注意培養學生的實際工作能力。在格拉斯哥大學他組建了英國第一個為學生用的課外實驗室。
湯姆孫還將物理學用到完全不同的領域。他研究過太陽熱能的起源和地球的熱平衡。他的方法可靠而有趣,但只由於他不知道太陽和地球上的能量來自核能,因而不可能得到正確的結論。他試圖用落到太陽上的隕石或用引力收縮來解釋太陽熱能的起源。約在1854年,他估算太陽的"年齡"小於5×108年,而這只是我們現在知道的值的十分之一。
從地球表面附近的溫度梯度,湯姆孫試圖推算出地球熱的歷史和年齡。他的估算仍然太低,僅為4×108年,而實際值約為5×109年。地質學家以地質現象的演變為理論根據,很快就發現他的估算是錯誤的。他們不能駁倒湯姆孫的數學,但他們肯定他的假定是錯誤的。同樣,生物學家也發現湯姆孫給出的時間進程與最新的進化論的觀念相悖。這一爭論持續了多年,湯姆孫完全不理解別人的反對意見是正確的。最後,直到放射性和核反應的發現,才證明了湯姆孫假設的前提是完全錯誤的。
流體力學特別是其中的渦旋理論成為湯姆孫最喜愛的學科之一,他受亥姆霍茲工作的啟示,發現了一些有價值的定理。他航行的收獲之一是在1876年發明了適用於鐵船的特殊羅盤,這一發明後來為英國海軍所採用,而且一直用到被現代回轉羅盤代替為止。湯姆孫的企業生產了許多磁羅盤和水深探測儀,從中大為獲利。
基於他的實踐經驗和理論知識,湯姆孫感到迫切需要統一電學單位,公制的引入使法國革命向前跨了一大步,但是電學測量卻產生了全新的問題。高斯和韋伯奠定了絕對單位制的理論基礎,"絕對"意味著它們與特定的物質或標准無關,僅取決於普適的物理定律。在絕對單位制中如何確定刻度,如何選擇合適的倍數因子使它能方便地應用於工業,如何勸說科技界共同接受這一單位制,所有這一切都是重要並且困難的任務。1861年英國科學協會任命一個委員會開始這項工作,湯姆孫是其中的一員。他們努力工作了許多年,一直到1881年,由湯姆孫和亥姆霍茲起主導作用的在巴黎召開的一次國際代表大會,和1893年,在芝加哥召開的另一次代表大會,才正式接受這一新的單位制,並採用伏特、安培、法拉和歐姆等作為電學單位,從此它們被普遍使用。然而,單位制的問題並未就此解決,後來的一些會議又改變了其中某些標准量的定義,它們的實際值也相應變動了,雖然這種變動是非常小的。
開爾文一生謙虛勤奮,意志堅強,不怕失敗,百折不撓。在對待困難問題上他講:「我們都感到,對困難必須正視,不能迴避;應當把它放在心裡,希望能夠解決它。無論如何,每個困難一定有解決的辦法,雖然我們可能一生沒有能找到。」他這種終生不懈地為科學事業奮斗的精神,永遠為後人敬仰。1896年在格拉斯哥大學慶祝他50周年教授生涯大會上,他說:「有兩個字最能代表我50年內在科學研究上的奮斗,就是『失敗』兩字。」這足以說明他的謙虛品德。為了紀念他在科學上的功績,國際計量大會把熱力學溫標(即絕對溫標)稱為開爾文(開氏)溫標,熱力學溫度以開爾文為單位,是現在國際單位制中七個基本單位之一。
開爾文的一生是非常成功的,他可以算作世界上最偉大的科學家中的一位。他於1907年12月17日去世時,得到了幾乎整個英國和全世界科學家的哀悼。他的遺體被安葬在威斯敏斯特教堂牛頓墓的旁邊。
魏格納
(2004-02-06)
魏格納(1880-1930)是德國氣象學家、地球物理學家,1880年11月1日生於柏林,1930年11月在格陵蘭考察冰原時遇難。
19世紀以前,人們尚未開始系統地研究地球整體的地質構造,對海洋與大陸是否變動,並沒有形成固定的認識。1910年德國的地球物理學家阿爾弗雷德·魏格納在偶然翻閱世界地圖時,發現一個奇特現象:大西洋的兩岸——歐洲和非洲的西海岸遙對北南美洲的東海岸,輪廓非常相似,這邊大陸的凸出部分正好能和另一邊大陸的凹進部分湊合起來;如果從地圖上把這兩塊大陸剪下來,再拼在一起,就能拼湊成一個大致上吻合的整體。把南美洲跟非洲的輪廓比較一下,更可以清楚地看出這一點:遠遠深入大西洋南部的巴西的凸出部分,正好可以嵌入非洲西海岸幾內亞灣的凹進部分。
魏格納結合他的考察經歷,認為這絕非偶然的巧合,並形成了一個大膽的假設:推斷在距今3億年前,地球上所有的大陸和島嶼都連結在一塊,構成一個龐大的原始大陸,叫做泛大陸。泛大陸被一個更加遼闊的原始大洋所包圍。後來從大約距今兩億年時,泛大陸先後在多處出現裂縫。每一裂縫的兩側,向相反的方向移動。裂縫擴大,海水侵入,就產生了新的海洋。相反地,原始大洋則逐漸縮小。分裂開的陸塊各自漂移到現在的位置,形成了今天人們熟悉的陸地分布狀態。
魏格納少年時便嚮往到北極去探險,由於父親的阻止,他沒能在高中畢業後就加入探險隊,而是進入大學學習氣象學。1905年,他以優異成績獲得氣象學博士學位後,致力於高空氣象學的研究。1906年,他和弟弟兩人駕駛高空氣球在空中連續飛行了52小時,打破了當時的世界紀錄。後來他又參加了去格陵蘭島的探險隊,島上巨大冰山的緩慢運動留給他的極其深刻的印象可能催化了後來他面對世界地圖迸發的聯想和興趣。他開始利用業余時間搜集地學資料,查找海陸漂移的證據。
1912年1月6日,魏格納在法蘭克福地質學會上做了題為「大陸與海洋的起源」的演講,提出了大陸漂移的假說。此後,由於研究冰川學和古氣候學第二次去了格陵蘭。在隨後的第一次世界大戰中,他的研究工作中斷了,在戰場上身負重傷,養病期間他於1915年出版了《海陸的起源》一書,系統地闡述了大陸漂移說。他在《大陸和海洋的形成》這部不朽的著作中努力恢復地球物理、地理學、氣象學及地質學之間的聯系——這種聯系因各學科的專門化發展被割斷——用綜合的方法來論證大陸漂移。魏格納的研究表明科學是一項精美的人類活動,並不是機械地收集客觀信息。在人們習慣用流行的理論解釋事實時,只有少數傑出的人有勇氣打破舊框架提出新理論。但由於當時科學發展水平的限制,大陸漂移由於缺乏合理的動力學機制遭到正統學者的非議。魏格納的學說成了超越時代的理念。
大陸漂移說一提出,就在地質學界引起軒然大波。年輕一代為此理論歡呼,認為開創了地質學的新時代,但老一代均不承認這一新學說。魏格納在反對聲中繼續為他的理論搜集證據,為此他又兩次去格陵蘭考察,發現格陵蘭島相對於歐洲大陸依然有漂移運動,他測出的漂移速度是每年約1米。1930年11月2日,魏格納在第4次考察格陵蘭時遭到暴風雪的襲擊,倒在茫茫雪原上,那是他50歲生日的第二天。直到次年4月,搜索隊才找到他的遺體。
1968年,法國地質學家勒比雄在前人研究的基礎上提出6大板塊的主張,它們是——歐亞板塊、非洲板塊、美洲板塊、印度板塊、南極板塊和太平洋板塊。板塊學說很好地解決了魏格納生前一直沒有解決的漂移動力問題,使地質學在一個新的高度上獲得了全面的綜合。隨著板塊運動被確立為地球地質運動的基本形式,地學也進入了一個新的發展階段。大陸分久必合、合久必分,海洋時而擴張、時而封閉,已成為人們接受的地殼構造圖景。到了20世紀80年代,人們確實相信,從大陸漂移說的提出到板塊學說的確立,構成了一次名副其實的現代地學領域的偉大的革命。
魏格納去世30年後,板塊構造學說席捲全球,人們終於承認了大陸漂移學說的正確性。由此可見:一種正確的理論在其初期階段常常被當作錯誤拋棄或是被當作與宗教對立的觀點被否定,後期階段則被當作信條來接受。但無論如何,人們至今還紀念魏格納的,不是他生前冷遇與死後熱鬧,而是他畢生尋求真理、正視事實、勇於探索和不惜獻身的科學精神。
2. 求科學家資料!急!急!急!6點之前要!!
焦耳(J.P.Joule,1818.12—1889.10)——英國曼徹斯特一位釀酒世家的兒子,業余科學家。致力於熱功當量的精確測定達40年之久,他用實驗證明「功」和「熱量」之間有確定的關系,為熱力學第一定律(first law of thermodynamics)的建立確定了牢固的實驗基礎。
安培(Andre-Marie Ampere, 1775-1836) 法國物理學家,電動力學的創始人。少年時期主要跟隨父親學習技藝,沒 有受過正規系統的教育。安培自幼聰慧過人,對事務有敏銳的觀察力。他興趣廣泛,愛好多方面的科學知識。1799年安培開始系統研究數學,1805年定居巴黎,擔任法蘭西學院的物理教授,1814年參加了法國科學會,1818年擔任巴黎大學總督學,1827年被選為英國皇家學會會員。他還是柏林科學院和斯德哥爾摩科學院院士。
安培是近代物理學史上功績顯赫的科學家。特別在電磁學方面的貢獻尤為卓著。從1814年參加科學會開始,在以後的二十多年中,他發現了一系列的重要定律、定理,推動了電磁學的迅速發展。1827年他首先推導出了電動力學的基本公式,建立了電動力學的基本理論,成為電動力學的創始人。
安培善於深入研究他所發現的各種規律,並且善於應用數學進行定量分析。1822年在科學學會上,他正式公布了他發現的安培環路定理。在電動力學中,這是一個重要的基本定律之一。安培的研究工作結束了磁是一種特殊物質的觀點,使電磁學開始走上了全面發展的道路。為了紀念他的貢獻,以他的名字命名了電流的單位。
法拉第(Michael Faraday 1791-1867)
法拉第是英國物理學家、化學家,也是著名的自學成才的科學家。1791年9月22日薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭。因家庭貧困僅上過幾年小學,13歲時便 在一家書店裡當學徒。書店的工作使他有機會讀到許多科學書籍。在送報、裝訂等工作之餘,自學化學和電學,並動手做簡單的實驗,驗證書上的內容。利用業余時間參加市哲學學會的學習活動,聽自然哲學講演,因而受到了自然科學的基礎教育。由於他愛好科學研究,專心致志,受到英國化學家戴維的賞識,1813年3月由戴維舉薦到皇家研究所任實驗室助手。這是法拉第一生的轉折點,從此他踏上了獻身科學研究的道路。同年10月戴維到歐洲大陸作科學考察,講學,法拉第作為他的秘書、助手隨同前往。歷時一年半,先後經過法國、瑞士、義大利、德國、比利時、荷蘭等國,結識了安培、蓋.呂薩克等著名學者。沿途法拉第協助戴維做了許多化學實驗,這大大豐富了他的科學知識,增長了實驗才幹,為他後來開展獨立的科學研究奠定了基礎。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員,1825年2月任皇家研究所實驗室主任,1833----1862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勛章。1867年8月25日逝世。
法拉第主要從事電學、磁學、磁光學、電化學方面的研究,並在這些領域取得了一系列重大發現。1820年奧斯特發現電流的磁效應之後,法拉第於1821年提出「由磁產生電」的大膽設想,並開始了艱苦的探索。1821年9月他發現通電的導線能繞磁鐵旋轉以及磁體繞載流導體的運動,第一次實現了電磁運動向機械運動的轉換,從而建立了電動機的實驗室模型。接著經過無數次實驗的失敗,終於在1831年發現了電磁感應定律。這一劃時代的偉大發現,使人類掌握了電磁運動相互轉變以及機械能和電能相互轉變的方法,成為現代發電機、電動機、變壓器技術的基礎。
法拉第能夠這樣堅持10年矢志不渝地探索電磁感應現象,重要原因之一是同他關於各種自然力的統一和轉化的思想密切相關的,他始終堅信自然界各種不同現象之間有著無限多的聯系。也是在這一思想的指導下,他繼續研究當時已知的伏打電池的電、摩擦電、溫差電、伽伐尼電、電磁感應電等各種電的同一性,1832年他發表了〈不同來源的電的同一性〉論文,用大量實驗論證了「不管電的來源如何,它的本性都相同」的結論,從而掃除了人們在電的本性問題認識上的種種迷霧。
為了說明電的本質,法拉第進行了電流通過酸、鹼、鹽的溶液的一系列實驗,從而導致1833----1834年連續發現電解第一和第二定律,為現代電化學工業奠定了基礎,第二定律還指明了存在基本電荷,電荷具有最小單位,成為支持電的離散性質的重要結論,對於導致基本電荷e的發現以及建立物質電結構的理論具有重大意義。為了正確描述實驗事實,法拉第制定了遷移率、陰極、陽極、陰離子、陽離子、電解、電解質等許多概念、術語。
在電與磁的統一性被證實之後,法拉第決心尋找光與電磁現象的聯系。1845年他發現了原來沒有旋光性的重玻璃在強磁場作用下產生旋光性,使偏振光的偏振面發生偏轉,此即磁致光效應,成為人類第一次認識到電磁現象與光現象間的關系。1846年他發表了《關於光振動的想法〉一文,最早提出了光的電磁本質的思想。他曾設計並不畏艱苦地作過許多實驗,試圖發現重力和電的關系,尋找磁場對光源所發射光譜線的影響,尋找電對光的作用等等,由於當時實驗條件所限,雖未獲成功,但他的思想和觀點完全正確,均為後人的實驗所驗證。
法拉第是電磁場理論的奠基人,他首先提出了磁力線、電力線的概念,在電磁感應、電化學、靜電感應的研究中進一步深化和發展了力線思想,並第一次提出場的思想,建立了電場、磁場的概念,否定了超距作用觀點。愛因斯坦曾指出,場的思想是法拉第最富有創造性的思想,是自牛頓以來最重要的發現。麥克斯韋正是繼承和發展了法拉第的場的思想,為之找到了完美的數學表示形式從而建立了電磁場理論。
法拉第對科學堅韌不拔的探索精神,為人類文明進步純朴無私的獻身精神,連同他的傑出的科學貢獻,永遠為後人敬仰。
伽利略( Galileo Galilei, 1564—1642)
義大利著名數學家、天文學家、物理學家、哲學家,是首先在科學實驗的基礎上融合貫通了數學、天文學、物理學三門科學的科學巨人。伽利略是科學革命的先驅,畢生把哥白尼、開普勒開創的新世界觀加以證明和廣泛宣傳,並以自己在教會迫害下的犧牲喚起人們對日心說的公認,在人類思想解放和文明發展的過程中作出了劃時代的貢獻。
300多年後的1979年11月10日,羅馬教皇才公開承認對伽利略審判的不公正,1980年10月,世界主教會再一次聲明,為科學巨人伽利略沉冤昭雪。
伽利略1564年出生於義大利比薩城的一個沒落貴族大家庭。他從小表現聰穎,17歲時被父親送入比薩大學學醫,但他對醫學不感興趣。由於受到一次數學演講的啟發,開始熱衷於數學和物理學的研究。1585年輟學回家。此後曾在比薩大學和帕多瓦大學任教,在此期間他在科學研究上取得了不少成績。由於他反對當時統治知識界的亞里士多德世界觀和物理學,同時又由於他積極宣揚違背天主教教義的哥白尼太陽中心說,所以不斷受到教授們的排擠以及教士們和羅馬教皇的激烈反對,最後終於在1633年被羅馬宗教裁判所強迫在寫有「我悔恨我的過失,宣傳了地球運動的邪說的「悔罪書」上簽字,並被判刑入獄(後不久改為在家監禁)。這使他的身體和精神都受到很大的摧殘。但他仍然致力於力學的研究工作。1637 年雙目失明。1642年他由於寒熱病在孤寂中離開了人世,時年78歲。(時隔347年,羅馬教皇多餘地於1980年宣布承認對伽利略的壓制是錯誤的,並為他「恢復名譽」。)
伽利略的主要傳世之作是兩本書,一本是1632年出版的《關於兩個世界體系的對話》,簡稱《對話》,主旨是宣揚哥白尼的太陽中心說。另一本是1638年出版的《關於力學和局部運動兩門新科學的談話和數學證明》,簡稱《兩門新科學》,書中主要陳述了他在力學方面研究的成果。伽利略在科學上的貢獻主要有以下幾方面:
伽利略自製的望遠鏡
(1)論證和宣揚了哥白尼學說,令人信服地說明了地球的公轉、自轉以及行星的繞日運動,他還用自製的望遠鏡仔細地觀測了木星的4個衛星的運動,在人們面前展示了一個太陽系的模型,有力地支持了哥白尼學說。
(2)論證了慣性運動,指出維持運動並不需要外力。這就否定了亞里士多德「運動必須推動」的教條。不過伽利略對慣性運動理解還沒有完全擺脫亞里士多德的影響,他也認為「維護宇宙完善秩序」的慣性運動「不可能是直線運動,而只能是圓周運動」。這個錯誤理解被他的同代人笛卡爾和後人牛頓糾正了。
(3)論證了所有物體都以同一加速度下落。這個結論直接否定了亞里士多德的重物比輕物下落得快的說法。兩百多年後,從這個結論萌發了愛因斯坦的廣義相對論。
(4)用實驗研究了勻速運動。他通過使小球沿`斜面滾下的實驗測量驗證了他推出的公式:從靜止開始的勻加速運動的路程和時間的平方成正比,他還把這一結果推廣到自由落體運動,即傾角為90°的斜面上的運動。
(5)提出運動合成的概念,明確指出平拋運動是相互獨立的水平方向的勻速運動和豎直方向的勻加速運動的合成,並用數學證明合成運動的軌跡是拋物線。他還根據這個概念計算出了斜拋運動在仰角45°時射程最大,而且比45°大或小同樣角度時射程相等。
(6)提出了相對性原理的思想。他生動地敘述了大船內的一些力學現象,並且指出船以任何速度勻速前進時這些現象都一樣地進行,從而無法根據它們來判斷船是否在動。這個思想後來被愛因斯坦發展為相對性原理而成了狹義相對論的基本假設之一。
(7)發現了單擺的等時性並證明了單擺振動的周期和擺長的平方根成正比。他還解釋了共振和共鳴現象。
此外,伽利略還研究過固體材料的強度、空氣的重量、潮汐現象、太陽黑子、月亮表面的隆起與凹陷等等問題。
除了具體的研究成果外,伽利略還在研究方法上為近代物理學的發展開辟了道路 ,是他首先把實驗引進物理學並賦予重要的地位,革除了以往只靠思辨下結論的惡習。他同時也很注意嚴格的推理和數學的運用,例如他用消除摩擦的極限情況來說明慣性運動,推論大石頭和小石塊綁在一起下落應具有的速度來使亞里士多德陷於自相矛盾的困境,從而否定重物比輕物下落快的結論。這樣的推理就能消除直覺的錯誤,從而更深入地理解現象的本質,愛因斯坦和英費爾德在《物理學的進化》一書中曾評論說:「伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標志著物理學的真正開端」。
伽利略一生和傳統的錯誤觀念進行了不屈不撓的斗爭,他對待權威的態度也很值得我們學習。他說過:「老實說,我贊成亞里士多德的著作,並精心地加以研究。我只是責備那些使自己完全淪為他的奴隸的人,變得不管他講什麼都盲目地贊成,並把他的話一律當作毫不能違抗的聖旨一樣,而不深究其他任何依據」。
庫侖 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806)
法國工程師、物理學家。1736年6月14 日生於法國昂古萊姆。1806年8月23日在巴黎逝世。
早年就讀於美西也爾工程學校。離開學校後,進入皇家軍事工程隊當工程師。法國大革命時期,庫侖辭去一切職務,到布盧瓦致力於科學研究。法皇執政統治期間,回到巴黎成為新建的研究院成員。
1773年發表有關材料強度的論文,所提出的計算物體上應力和應變分布情況的方法沿用到現在,是結構工程的理論基礎。1777年開始研究靜電和磁力問題。當時法國科學院懸賞徵求改良航海指南針中的磁針問題。庫侖認為磁針支架在軸上,必然會帶來摩擦,提出用細頭發絲或絲線懸掛磁針。研究中發現線扭轉時的扭力和針轉過的角度成比例關系,從而可利用這種裝置測出靜電力和磁力的大小,這導致他發明扭秤。1779年對摩擦力進行分析,提出有關潤滑劑的科學理論。還設計出水下作業法,類似現代的沉箱。1785~1789年,用扭秤測量靜電力和磁力,導出著名的庫侖定律。
牛頓(Isaac Newton, 1643―1727)
英國偉大的物理學家、數學家、天文學家。恩格斯說:「牛頓由於發現了萬有引力定律而創立了天文學,由於進行光的分解而創立了科學的光學,由於創立了二項式定理和無限理論而 創立了科學的數學,由於認識了力學的本性而創立了科學的力學。」的確,牛頓在自然科學領域里作了奠基性的貢獻,堪稱科學巨匠。
牛頓出生於英國北部林肯郡的一個農民家庭。1661年考上劍橋大學特里尼蒂學校,1665年畢業,這時正趕上鼠疫,牛頓回家避疫兩年,期間幾乎考慮了他一生中所研究的各個方面,特別是他一生中的幾個重要貢獻:萬有引力定律、經典力學、微積分和光學。
牛頓發現萬有引力定律,建立了經典力學,他用一個公式將宇宙中最大天體的運動和最小粒子的運動統一起來。宇宙變得如此清晰:任何一個運動都不是無故發生,都是長長的一系列因果鏈條中的一個狀態、一個環節,是可以精確描述的。人們打破幾千年來神的意志統治世界的思想,開始相信沒有任何東西是智慧所不能確切知道的。相比於他的理論,牛頓更偉大的貢獻是使人們從此開始相信科學。
牛頓是一個遠遠超過那個時代所有人智慧的科學巨人,他對真理的探索是如此痴迷,以至於他的理論成果都是在別人的敦促下才公諸於世的,對牛頓來說創造本身就是最大的樂趣。
居里夫人 (Marie Curie,1867-1934)法國籍波蘭科學家,研究放射性現象,發現鐳和釙兩種放射性元素,一生兩度獲諾貝爾獎。
居里夫人與鐳的發現
瑪麗婭•斯可羅多夫斯卡婭,即著名的居里夫人,被譽為「鐳的母親」。她1867年11月7日誕生於俄國沙皇侵略者統治下的波蘭首都華沙。父親是華沙高等學校的物理學教授,使她從小就對科學實驗發生了興趣。
1891年,她到巴黎繼續深造,獲得了兩個碩士學位。學業完成後,她本打算返回祖國為受奴役的波蘭人民服務,但是,與法國年輕物理學家皮埃爾•居里的相識,改變了她的計劃。1895年,她與皮埃爾結婚,1897年生了一個女兒,一個未來的諾貝爾獎金獲得者。
居里夫人注意到法國物理學家貝克勒爾的研究工作。自從倫琴發現 X射線之後,貝克勒爾在檢查一種稀有礦物質「鈾鹽」時,又發現了一種「鈾射線」,朋友們都叫它貝克勒爾射線。
貝克勒爾發現的射線,引起了居里夫人極大興趣,射線放射出來的力量是從哪裡來的?居里夫人看到當時歐洲所有的實驗室還沒有人對鈾射線進行過深刻研究,於是決心闖進這個領域。
理化學校校長經過皮埃爾多次請求,才允許居里夫人使用一間潮濕的小屋作理化實驗。在攝氏6度的室溫里,她完全投入到鈾鹽的研究中去了。
居里夫人受過嚴格的高等化學教育,她在研究鈾鹽礦石時想到,沒有什麼理由可以證明鈾是惟一能發射射線的化學元素。她根據門捷列夫的元素周期律排列的元素,逐一進行測定,結果很快發現另外一種釷元素的化合物,也能自動發出射線,與鈾射線相似,強度也相像。居里夫人認識到,這種現象絕不只是鈾的特性,必須給它起一個新名稱。居里夫人提議叫它「放射性」,鈾、釷等有這種特殊「放射」功能的物質,叫作「放射性元素」。
一天,居里夫人想到,礦物是否有放射性?在皮埃爾的幫助下,她連續幾天測定能夠收集到的所有礦物。她發現一種瀝青鈾礦的放射性強度比預計的強度大得多。
經過仔細的研究,居里夫人不得不承認,用這些瀝青鈾礦中鈾和釷的含量,絕不能解釋她觀察到的放射性的強度。
這種反常的而且過強的放射性是哪裡來的?只能有一種解釋:這些瀝青礦物中含有一種少量的比鈾和釷的放射性作用強得多的新元素。居里夫人在以前所做的試驗中,已經檢查過當時所有已知的元素了。居里夫人斷定,這是一種人類還不知道的新元素,她要找到它!
居里夫人的發現吸引了皮埃爾的注意,居里夫婦一起向未知元素進軍。在潮濕的工作室里,經過居里夫婦的合力攻關,1898年7月,他們宣布發現了這種新元素,它比純鈾放射性要強400倍。為了紀念居里夫人的祖國——波蘭,新元素被命名為釙(波蘭的意思)。
1898年12月,居里夫婦又根據實驗事實宣布,他們又發現了第二種放射性元素,這種新元素的放射性比釙還強。他們把這種新元素命名為「鐳」。可是,當時誰也不能確認他們的發現,因為按化學界的傳統,一個科學家在宣布他發現新元素的時候,必須拿到實物,並精確地測定出它的原子量。而居里夫人的報告中卻沒有針和鐳的原子量,手頭也沒有鐳的樣品。
居里夫婦決定拿出實物來證明。當時,藏有釙和鐳的瀝青鈾礦,是一種很昂貴的礦物,主要產在波希米亞的聖約阿希母斯塔爾礦,人們煉制這種礦物,從中提取製造彩色玻璃用的鈾鹽。對於生活十分清貧的居里夫婦來說,哪有錢來支付這件工作所必需的費用呢?他們的智慧補足了財力,他們預料,提出鈾之後,礦物里所含的新放射性元素一定還存在,那麼一定能從提煉鈾鹽後的礦物殘渣中找到它們。經過無數次的周折,奧地利政府決定饋贈一噸廢礦渣給居里夫婦,並答應若他們將來還需要大量的礦渣,可以在最優惠的條件下供應。
居里夫婦的實驗室條件極差,夏天,因為頂棚是玻璃的,裡面被太陽曬得像一個烤箱;冬天,又冷得人都快凍僵了。居里夫婦克服了人們難以想像的困難,為了提煉鐳,他們辛勤地奮斗著。居里夫人立即投入提取實驗,她每次把20多公斤的廢礦渣放入冶煉鍋熔化,連續幾小時不停地用一根粗大的鐵棍攪動沸騰的材料,而後從中提取僅含百萬分之一的微量物質。
他們從1898年一直工作到1902年,經過幾萬次的提煉,處理了幾十噸礦石殘渣,終於得到0.l克的鐳鹽,測定出了它的原子量是225。
鐳宣告誕生了!
居里夫婦證實了鐳元素的存在,使全世界都開始關注放射性現象。鐳的發現在科學界爆發了一次真正的革命。
居里夫人以(放射性物質的研究)為題,完成了她的博士論文。1903年,居里夫人獲得巴黎大學的物理學博士學位。同年,居里夫婦和貝克勒爾共同榮獲諾貝爾物理學獎。
繼鐳的發現之後,另一些新的放射性元素如錒等也相繼被發現。探討放射性現象的規律以及放射性的本質成為科學界的首要研究課題。
錢學森,著名科學家。我國近代力學事業的奠基人之一。在空氣動力學、航空工程、噴氣推進、工程式控制制論、物理力學等技術科學領域作出許多開創性貢獻。為我國火箭、導彈和航天事業的創建與發展作出了卓越貢獻,是我國系統工程理論與應用研究的倡導人。
錢學森回國前的故事
1949年當第一面五星紅旗在天安門廣場上徐徐升起時,當時任加利福尼亞工學院超音速實驗室主任和「古根罕噴氣推進研究中心」負責人的錢學森深為祖國的新生而高興。他打算回國,用自己的專長為新中國服務。但那時候在美國的中國科學家歸國不易,而錢學森的專長又直接與國防有關,所以他歷盡艱辛才終於回到祖國懷抱。他這一曲折的斗爭過程,表現了錢學森那時對祖國的摯愛之情,是非常感人的。
1950年 9 月中旬,錢學森辭去了加利福尼亞工學院超音速實驗室主任和「古根罕噴氣推進研究中心」負責人的職務,辦理了回國手續。他買好了從加拿大飛往香港的飛機票,把行李也交給了搬運公司裝運。
然而,就在他打算離開洛杉磯的前兩天,忽然收到美國移民及歸化局的通知——不準回國!移民局威脅道,如果私自離境,抓住了就要罰款,甚至要坐牢!
又過了幾天, 錢學森 被抓進了美國移民及歸化局看守所,「罪名」是「參加過主張以武力推翻美國政府的政黨」。
錢學森交給搬運公司的行李遭到美國海關及聯邦調查局的檢查,據說從中「查出」電報密碼、武器圖紙之類。移民及歸化局要「審訊」錢學森,說錢學森是「美國共產黨員。」後來又說錢學森在美國念書時認識的幾個美國同學之中,有幾個是美國共產黨員。移民及歸化局揚言錢學森「違反美國移民法」,要把錢學森「驅逐出境」。這話說出口沒多久,又連忙改口。因為要把錢學森「驅逐出境」,這正是錢學森求之不得的! 在看守所,錢學森像罪犯似的,被監禁著。錢學森曾回憶道:「我被拘禁的15天內,體重就下降了30磅。在拘留所里,每天晚上,特務要隔一小時就進來把你喊醒一次,使你得不到休息,精神上陷於極度緊張的狀態。」
移民及歸化局迫害錢學森引起了美國科學界的公憤。不少美國友好人士出面營救錢學森,為他找辯護律師。他們募集了 15000 元美金作為保金,才算把錢學森從看守所里保釋出來。
1955年 6 月,錢學森寫信給當時的全國人大常委會副委員長陳叔通同志,請求黨和政府幫助他早日回到祖國的懷抱。周總理得知後非常重視此事,並指示有關人員在適當時機辦理此事。經過努力,1955年10月18日,錢學森一家人終於回到闊別20年的祖國。不久,他便被任命為中國科學院力學研究所所長。