六、攻克原子堡垒
就主动辞去了卡文迪许实验室主任的职务,并执意让他的得意门生卢瑟福继任了这一职位。
卢瑟福用一块非常薄的金属箔做靶子,用放射性元素所释放出的粒子做“子弹”去轰击箔片上的原子。结果发现绝大部分粒子都是直线穿过的,只有极个别的被弹了回来。
如何解释这一奇怪的散射现象呢?卢瑟福认为原子内部绝大部分是空隙,在原子的中心有一个带正电荷的、体积小、质量大的核,电子绕着原子核飞速运转。这个微小的世界就好像一个“小太阳系”,这就是原子结构的“行星模型”。这样,卢瑟福就否定了他老师所提出的那个模型。
尽管行星模型能合理地解释实验结果,但是也存在着无法克服的困难。由于电子绕核运转会辐射光,所以它们很快就会坠落到原子核上,原子也随之毁灭。然而,事实并非如此。
卢瑟福的学生玻尔(1885-1962)敏锐地看出了行星模型的这一缺陷,就准备用新的理论来武装它。
玻尔从丹麦哥本哈根大学毕业后,慕名来到汤姆孙的门下,他满怀信心,刚一进门就送上一篇与汤姆孙观点有所不同的电子学论文,希望能得到这位权威的指导。没料到,这却触犯了权威的尊严,他不但没有得到指导,反而受到了冷遇。正在这时,已去曼彻斯特任教的卢瑟福来剑桥作报告,玻尔为他的新思想和作风所吸引。他断然离开剑桥,另拜卢瑟福为师。卢瑟福非常欢迎玻尔的到来,在他的关怀下,玻尔的才华开始展现出来。后来,玻尔把导师的科学精神和优良品德发扬光大,形成了世人敬仰的“哥本哈根精神”。
1905年,年轻的爱因斯坦的光量子论和相对论轰动了整个世界,玻尔果断地把量子概念引进原子理论中来,提出了闻名遐迩的原子模型。玻尔认为电子只沿着一定的能级轨道绕核运转,只要电子在它的轨道上运动就不会发光;只有当外层能量较大的轨道中的电子跳到内层能量较小的轨道上时,多余的能量才以量子的形式从原子中发射出来,这个量子也就是爱因斯坦所说的光子。
玻尔成功地改造了自己老师的模型,内心忧喜参半;鉴于以前的教训,拖了将近半年,才惴惴不安地向卢瑟福作了汇报。出乎意料之外,他不但没有受到老师的责怪,反而得到了热情的鼓励。卢瑟福认真地修改了玻尔的论文,并把它推荐给著名杂志发表。玻尔的理论震惊了世界,由此翻开了人类认识物质结构的崭新篇章。
1940年德军占领了丹麦。德国人想利用玻尔尽快研制出原子武器,以达到征服全球的目的。对此,英美万分焦急,担心德国抢先制造出原子弹。美国总统罗斯福和英国首相丘吉尔亲自部署了夺取玻尔的秘密行动。德国总部很快获悉了这个消息,立即下令:逮捕玻尔!
这时,玻尔已偷渡到斯德哥尔摩,登上了一架没有任何标记的、特制的蚊式双引擎飞机。玻尔坐在改装过的炸弹舱内,几乎不能动弹,由于高空缺氧,他很快就失去了知觉。
当飞机在英国爱丁堡附近一个空旷的机场上降落后,玻尔被移放到一具担架上,由皇家空军的一辆蓬车送入医院后来,玻尔在美国同爱因斯坦一起,指导制造了世界上第一颗原子弹。
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