第九章 威力巨大的原子(2)

無論是原子的概念，還是"原子"這個詞本身，都稱不上是新鮮事。二者都是古希臘人發明的。道爾頓的貢獻在於，他考慮了這些原子的相對大小和性質，以及它們的結合方法。例如，他知道氫是最輕的元素，因此他給出的原子量是1。他還認為水由七份氧和一份氫組成，因此他給氧的原子量是7。通過這種辦法，他就能得出已知元素的相對重量。他並不總是十分準確--氧的原子量實際上是16，不是7，但這個原理是很合理的，成了整個現代化學以及許多其他科學的基礎。這項成就使道爾頓聞名遐邇--即使是以一種英國貴格會式的低調。1826年，法國化學家佩爾蒂埃來到曼徹斯特，想會一會這位原子英雄。佩爾蒂埃以為他屬於哪個大機構，因此，當他發現道爾頓在小巷裡的一所小學教孩子們基礎算術的時候，不由得大吃一驚。據科學史家霍姆亞德說，佩爾蒂埃一見到這位大人物頓時不知所措，結結巴巴地說："請問，這位是道爾頓先生嗎？"因為他無法相信自己的眼睛，這位歐洲赫赫有名的化學家竟然在教小孩子加減乘除。"沒錯兒，"那位貴格會教徒乾巴巴地說，"請坐，讓我先教會孩子這道算術題。"雖然道爾頓想要遠離一切榮譽，但他仍違心地當選為皇家學會會員，捧回一大堆獎章，獲得一筆可觀的政府退休金。他1844年去世的時候，40000人出來瞻仰他的棺木，送葬隊伍長達3公里多。他在《英國人名詞典》中的條目是字數最多的之一，在19世紀的科學界人士當中，論長度只有達爾文和萊爾能與之相比。在道爾頓提出他的見解以後的一個世紀時間裡，它仍然完全是一種假說。一些傑出的科學家--尤其是奧地利物理學家恩斯特·馬赫，聲速單位就是以他的名字命名的--還壓根兒懷疑原子是不是存在。"原子看不見摸不著......它們是腦子想像出來的東西。"他寫道。尤其在德語世界，人們就是以這種懷疑目光來看待原子的存在。據說，這也是導致偉大的理論物理學家和原子的熱心支持者路德維希·玻爾茨曼自殺的原因之一。是愛因斯坦在1905年以那篇論布朗運動的論文首次提出了無可爭議的證據，證明原子的存在，但沒有引起多大注意。無論如何，愛因斯坦很快就忙於廣義相對論的研究。因此，原子時代的第一位真正的英雄是歐內斯特·盧瑟福，如果他不是當時湧現出來的第一人的話。盧瑟福1871年生於紐西蘭的"內陸地區"。用斯蒂芬·溫伯格的話來說，他的父母為了種植一點亞麻、撫養一大堆孩子，從蘇格蘭移居到紐西蘭。他在一個遙遠國度的遙遠地區長大，離科學的主流也同樣很遙遠。但是，1895年，他獲得了一項獎學金，從而有機會來到劍橋大學的卡文迪許實驗室。這裡快要成為世界上搞物理學的最熱門的地方。物理學家特別瞧不起其他領域的科學家。當偉大的奧地利物理學家沃爾夫岡·泡利的妻子離他而去，嫁了個化學家的時候，他吃驚得簡直不敢相信。"要是她嫁個鬥牛士，我倒還能理解，"他驚訝地對一位朋友說，"可是，嫁個化學家......"盧瑟福能理解這種感情。"科學要麼是物理學，要麼是集郵。"他有一回說。這句話後來反覆被人引用。但是，具有某種諷刺意味的是，他1908年獲得的是諾貝爾化學獎，不是物理學獎。盧瑟福是個很幸運的人--很幸運是一位天才；但更幸運的是，他生活在一個物理學和化學如此激動人心而又如此勢不兩立的年代（且不說他自己的情感）。這兩門學科再也不會像從前那樣重合在一起了。儘管他取得那麼多成就，但他不是個特別聰明的人，實際上在數學方面還很差勁。在講課過程中，他往往把自己的等式搞亂，不得不中途停下來，讓學生自己去算出結果。據與他長期共事的同事、中子的發現者詹姆斯·查德威克說，他對實驗也不是特別擅長。他只是有一股子韌勁兒，思想比較開放。他以精明和一點膽量代替了聰明。用一位傳記作家的話來說，在他看來，他的腦子"總是不著邊際，比大多數人走得遠得多"。要是遇上一個難題，他願意付出比大多數人更大的努力，花出更多的時間，而且更容易接受非正統的解釋。由於他願意坐在熒光屏前，花上許多極其乏味的時間來統計所謂α粒子的閃爍次數--這種工作通常分配給別人去做--所以他才有了最偉大的突破。他是最先的人之一--很可能就是最先的人--發現原子里所固有的能量一旦得到利用可以製造炸彈，其威力之大足以"使這箇舊世界在煙霧中消失"。就身體而言，他塊兒很大，體格壯實，說話聲音能把膽小的人嚇一大跳。有一次，一位同事獲悉盧瑟福就要向大西洋彼岸發表廣播演說，便冷冷地問："幹嗎要用廣播？"他還非常自信，心態不錯。當有人對他說，他好像總是生活在浪尖上，他回答說："哎呀，這個浪頭畢竟是我製造的，難道不是嗎？"斯諾回憶說，有一次他在劍橋的一家裁縫店裡偷聽到盧瑟福在說："我的腰圍日漸變粗，同時，知識日漸增加。"但是，1895年他離開了卡文迪許實驗室1。在遙遠的將來，他的腰圍會變得更粗，名聲會變得更響。盧瑟福抵達劍橋大學的那一年，威廉·倫琴在德國的維爾茨堡大學發現了X射線；次年，亨利·貝克勒爾發現了放射現象。卡文迪許實驗室本身就要踏上一條漫長的輝煌之路。1897年，湯普森和他的同事將在那裡發現電子；1911年，威爾遜將在那裡製造出第一台粒子探測器（我們將會談到）；1932年，詹姆斯·查德威克將在那裡發現中子。在更遠的將來，1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克將在卡文迪許實驗室發現DNA結構。