清末 第四百三十章 西伯利亚

这个时候的欧洲，科学界内最的话题当属居里夫妇发现的放射性元素，此时的放射性元素在研究中又起了波澜，因为英国化学家克鲁克斯在分离铀矿物过程中，发现一部分铀具有放射性，另一部分铀却无放射性，同时其他一些科学家也发现了这一现象。..

这些科学家们在研究中还发现，钍、镭等放射性元素不仅能产生具有放射性的物质，而且还能使与它有接触的物质也产生放射性，这种放射性还会随着间流逝而减弱，最后会消失。

这些奇异的、当时无法解释的现象引起了当时正在加拿大蒙特利尔大学任实验物理学教授的卢瑟福的极大兴趣，他决定开展这一课题的研究，然而他觉得开展这项研究，必须为自己配备一个精通化学的实验助手。

正当卢瑟福为自己寻找助手时，恰逢毕业于牛津大学的索迪到蒙特利尔大学访问，而索迪一眼就被卢瑟福相中，就这样索迪刚出校门不久，就很幸运地成为卢瑟福的助手，事实已证明他们的合作是卓有成效的。

他们首先对钍的放射性做了大量的实验。

他们将硝酸钍溶液用氨处理，沉淀出氢氧化钍，过滤后检查干燥的沉淀，其放射性显著降低，而将滤液蒸干除去硝酸铵后的残渣，却有极强的放射性，但过了一个月后，残渣的放射性消失，而钍却又恢复了原有的放射性。

他们证实钍的放射性的确变化无常，同时他们还发现，如果把钍放在密闭的器皿中，其放射性强度较稳定，如果放在一个敞开的器皿中，其放射性强度就会变化不定，尤其容易受表面掠过的空气的影响，他们推测这可能是由于有某种物质放射出来，不久他们便证明这种被放射出来的物质是一种气体，他们称它为钍射气。

他们对有放射性的镭、锕进行实验研究。也发现存在同钍一样的现象，他们把镭放射出来的气体称为镭射气，锕放射出来的气体叫锕射气。

根据这些实验结果，1902年卢瑟福、索迪提出元素蜕变假说：放射性是由于原子本身分裂或蜕变为另一种元素的原子而引起的。

这与一般的化学反应不同。它不是原子间或分子间的变化，而是原子本身的自发变化，放射出、b、g射线，变成新的放射性元素，同时他们将这些实验结果和上述假说整理写成论：“放射性的变化”。

他们关于元素蜕变的假说一提出来。立即引起物理学界、化学界的强烈反对，因为认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子的观点打破了长期以来认为元素的原子不能变的传统观念，周围的同事们也纷纷告诫他们，千万要小心，以免愚弄自己。

开始时卢瑟福也有点犹豫，但是尊重实验事实的朴素唯物主义思想和科学家的责任感，促使卢瑟福和索迪勇敢地决定，一定要使论发表。..

他们将论界颇有影响的《哲学杂志》时，遭到杂志主编开耳芬勋爵的拒绝。

开耳芬勋爵是英国科学界的泰斗，19世纪最杰出的物理学家之一。在学术问题上开耳芬有一种观点，他认为实验仅是验证理论的一种方法，另外晚年以思想保守而著称的开耳芬实际上是反对元素蜕变理论。

卢瑟福和索迪在提出元素蜕变假说时，根据放射性元素在自发地发射射线的同时，还不断地放出能量这一事实，提出了“原子能”的概念，卢瑟福还用这理论说明太阳能和地热的来源，平息了物理学家和地质学家对此的长期争论，而开耳芬则是物理学家的代表，主张这种能源来自引力收缩。

开耳芬显然不愿意发表卢瑟福和索迪的论。在这种情况下，卢瑟福只好赶回剑桥，求助于他的导师汤姆逊。

通过实验测定了电子的荷质比，从而证实了电子的存在的汤姆逊。对新的科学发现和理论遭受白眼是很有感触的，因此他毫不迟疑地支持卢瑟福，汤姆逊亲自找到开耳芬，向开耳芬保证这篇章由他负责，开耳芬才不得不同意刊登卢瑟福和索迪的论。

关于元素蜕变假说的论的发表，引起的轰动是可想而知的。起初甚至连居里夫人也表示不能轻易相信，而门捷列夫则不但自己表示怀疑，还号召其他科学家不要相信。

至于开耳芬，尽管同意发表了这篇论，他还是在1906年和1907年英国科学促进协会的两次年会上一再发起挑战，认为镭产生新元素并不能证明原子的蜕变，而可能镭本身就含有该元素的化合物。

卢瑟福、索迪、居里夫人都对开耳芬进行了反驳，而最有力的反驳莫过于实验事实，于是在提出元素蜕变假说后，卢瑟福、素迪开始了对放射性元素的进一步深入研究。

1899年卢瑟福曾发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种，一种极易被吸收，他命名为射线；另人种有较强的穿透本领，他称之为b射线。

为了探索、b射线的本质，卢瑟福和索迪利用空气液化机在低温条件下浓缩射气，证明射气是一种气体，这气体与拉姆塞曾发现的惰性气体很相像。

继续研究时，他们又发现镭衰变时放射出氦离子，于是他们推测射线就是氦离子流。

为了验证这一推测，1903年3月索迪离开了卢瑟福实验室，回到伦敦，和以发现和研究惰性气体商闻名于世的拉姆塞合作，研究放射性镭所放射的气体。

不久他们的实验就确认了卢瑟福和索迪的上述推测，、射线就是带正电荷的氦离子流。卢瑟福则证明该射线就是电子流。他们的共同努力，终于揭示了放射线的本质。

卢瑟福、索迪的开创性工作吸引了许多年轻的科学家，就在1903年以后的几年，人们不断地用各种方法从铀、钍、锕等放射性元素中分离出一种又一种“新”的放射性元素，到1907年，被分离出来并加以研究过的放射性元素已近30种，多到周期表中没有可容纳它们的空位。

这就产生了矛盾，怀疑周期表对放射性元素是否适用，另外人们对这些新发现的放射性元素进行对比研究后。发现有些放射性不同的元素化学性质则完全一样。

例如钍与由它蜕变生成的射钍，尽管放射性显著不同，可是将它们混合后，却难以用化学方法使它们分离。化学性质则完全一样。

现在整个物理和化学界分成了两派，以卢瑟福、索迪、居里夫人为首的一小批科学家们坚持元素脱变假说，而以开尔勋爵威廉·汤姆逊和已经于今年二月份去世的门捷列夫为首的很大一批科学家都反对这种学说，根据前世的历史记载，开尔勋爵将要继去年的英国科学促进会之后在今年的英国科学促进会上再次公开反对这种学说。

真理往往总是掌握在少数人手中。卢瑟福、索迪、居里夫人虽然代表很少一部分科学家的观点，但是他们的假说经过后世严密的求证后被认为是真理，而徐卫所要做的就是讲这种学说更标准化和精确化。

纵然这一世的徐卫在学术方面有很高的天分，但他也只是在同学和导师面前稍有一点名气，即使他能够将假说后的研究整理出来也不能让有名气的科学杂志发表，不过好在徐卫的导师托马斯在化学界有着不错的名气，而托马斯也正是卢瑟福和索迪学说的支持者。

由于托马斯对元素蜕变假说的绝对支持，所以在托马斯的办公室和实验室内有着很多关于放射性不同的元素化学性质一样的论杂志，于是徐卫就以这些论的实例为根据整理出了后世著名的同位素假说：存在不同原子量和放射性，但其它物理、化学性质完全一样的化学元素变种。这些变种应该处在周期表的同一位置上，因而命名为同位素。

接着徐卫根据原子蜕变时放出射线相当于分裂出一个氦的正离子，放出b射线相当于放出一个电子，从而又提出了放射性元素蜕变的位移规则，放射性元素在进行以蜕变后，在周期表上向前（即向左）移两位，即原子序数减2，原子量减4。发生b蜕变后，向后移一位，即原子序数增1。原子量不变。

根据同位素假说，徐卫把天然放射性元素归纳为三个放射系列：铀-镭系、钍系、锕系，这不仅解决了数目众多的放射性“新”元素在周期表中的位置问题，而且也说明了它们之间的变化关系。

根据位移规则推论。三个放射系列的最终产物都是铅，但各系列产生的铅的原子量却不一样。

当然，这些都是徐卫根据后世索迪和英国化学家罗素以及德国化学家法扬斯的研究整理总结出的理论知识，当然以现在的科技条件和设备暂时还不能够完成对这些学说的验证试验，只能当做猜想。

当徐卫用自己整理的材料和假说写成的论放到导师托马斯面前的时候，托马斯面部表情已经不能仅仅用瞠目结舌来形容。此时的托马斯看徐卫的表情和侏罗纪公园中葛兰博士第一次看到恐龙的表情有八分的相似，是震惊、不解、难以置信的结合。

虽然震惊于接触化学知识不到一年就能写出打破自己的脑袋都不能完成的猜想，托马斯最终还是在徐卫的论的指导老师一栏中签上了自己的大名，并且对答应徐卫将这篇论发表到第一次提出这种学说的《哲学杂志》上。

此时的大环境已经和当年索迪发表元素脱变论时期的大环境不同，此时已经有很多具有权威的科学家认同了这种学说，所以当托马斯将这篇论交给开尔勋爵的时候，开尔勋爵并没有拒绝刊登这篇惊世骇俗的章，只是用最严厉的语气劝慰托马斯考虑清楚。

由于托马斯的坚持，徐卫的这篇同位素猜想论杂志》上刊登了出来，最后事情的结果也正如徐卫预计的一样，同位素猜想一石激起千层浪，在整个化学和物理界引起了巨大的震动。

徐卫的同位素猜想让一直困惑的卢瑟福、索迪、居里夫人等人豁然开朗，他们将这种学说奉为圭臬；而对于反对的一方，他们讲徐卫的猜想当成一种不切合实际的幻想，把它当成洪水猛兽，以至于让这些科学家群起而攻之。

毕竟像卢瑟福、索迪、居里夫人等支持这种学说的科学家只是很少的一部分，绝大多数科学家都将这种猜想当成天方夜谭，是对讲究严谨而缜密的科学的破坏，已经快要将徐卫的同位素学说当成蛊惑人心的恶魔。

自从徐卫的同位素论经过托马斯的签字发表之后，对托马斯的质疑快速的从社会传到了学校内，不仅大多数的科学家质疑托马斯的学术水平，就连学校的老师和学生都开始质疑托马斯是否还有能力继续在牛津大学执教的能力，使得托马斯面临了当年哥白尼提出日心说的窘况。

能够为科学献身的人毕竟是少数，在面对社会和学校学术界各种质疑谴责之下，托马斯很快就沦陷了，将此件事的始作俑者推了出来，向社会和学校详细的解释了这篇论的前因后果，并且一再表示自己只是在上面签了一个名字而已，所有的猜想和结论都是由自己的学生完成的。

徐卫的同位素猜想论发表后，虽然人们从作者里面看到了徐卫的名字，但是当时大家都不认为一个大一的新生有能力做出这种玄之又玄伪科学，甚至他们认为徐卫甚至连什么是放射元素都有可能不知道，而徐卫能够在这篇论中签字只不过是托马斯拉出来在无法收拾的时候吸引炮火的炮灰罢了。(未完待续。)