万物简史Day2原子时代与大陆漂

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№.1第七章基本物质

今日导读

当我们把目光从无尽苍穹收回转而看向自己的身边的事物时,你是否想过一个问题:这个世界是由什么构成的?目前发现的最基本单位是什么?

有言道,一沙一世界。那么,就让我们一起看看——这个小世界的发现史吧。

在这一章中,化学这一学科成为了主角。虽然在17、18世纪,化学和炼金术还没有被区分得十分仔细。比如在年,亨内希·布兰德认为他可以把人尿转化为黄金,并进行了一系列实验,却无意中发现了磷的存在——有趣的是,由于制作工艺复杂且成本高,这种物质在当时的价格真的超过了黄金。后来瑞典化学家卡尔·金勒发明了生产磷的简易方法,瑞典自身也成为了火柴(主要成分是磷)的主要生产国。但可惜的是,金勒凭着对实验物品的无限好奇,最终因为品尝了剧毒物而死在了实验台上。同时,由于多种复杂的原因,本是金勒最初发现的很多元素也没有为世人所知。

即使到了18世纪末,很多科学家还相信世上存在一种神秘力量可以赋予无生命物体以生命,这种力量在某些物质中存在,在某些物质中不存在。虽然看似无理,但这也是后来化学分为有机和无机两大部分的原因。此外,拉瓦锡用一本《化学概要》成功地把化学推进到现代。他从没有发现过任何一种元素,但他为别人发现的元素确定了性质和意义;并开创性地发现了物质不灭(物质只会变形和转化,但不会消失)的原理。可以说,他做的贡献比当时发现新元素的任何一个人都大。但很不幸,他的政治立场使他最终死在了法国大革命中。

拉瓦锡及其妻子

拉瓦锡太太后来与一名野心勃勃的英俊科学家本杰明·汤普森有过一段短暂的婚姻,而后者不仅是当时热力学的权威,也创立了旨在发展化学这门新兴科学的皇家研究所。由于化学在当时并不是一门绅士的学科,而是商人的科学——并不是那么入流。因此这一研究所逆流而上,成为了当时化学家们的重要组织和团体。汉弗莱·戴维是其中一个杰出的年轻人,他通过电解的方法发现了很多新元素。但可惜的是,最终沉迷于“笑气”(一氧化二氮)而去世。

此后,阿伏伽德罗对阿伏伽德罗常数的发现、伯采留斯创造的元素的缩写方式、门捷列夫发明的元素周期表,都在很大程度上成就了化学这一学科在当时社会中的稳定发展。后来,居里夫妇对镭和钋两类放射性元素的发现被昨天最后提到的欧内斯特·卢瑟福看到了潜在价值,通过半衰期的性质将其使用在了化石年龄的推算中。科学从此进入了一个新的时代——原子时代。

№.2第八章爱因斯坦的宇宙

在19世纪后期,物理学的很多领域已经获得了长足的发展,很多定律被发现,很多仪器被发明。当时的科学家们甚至认为物理学已经饱和,没有多少可以研究的东西了。

而马克思·普朗克并不这么想。他潜心钻研物理学,虽然也受过挫折,比如首先对熵进行了深入的研究,却发现已经有学者发表过一样的成果。但他并没有灰心,而是将重心转移到了光以太的研究中(以太是从笛卡尔时代就被提出,并一直备受推崇的一个假设,作为光在太空里传播的媒介)。

在此后的几十年里,几个重要的科学家的实验研究和论文成果将物理学推向了一个质变——宏观物理学正在向微观物理学转变。迈克尔逊和莫雷的光以太实验发现光无论在任何方向,任何季节都是一样的。这一结果第一次证明了牛顿定律并不是在全部情况下都适用;此后,42岁的普朗克提出了著名的“量子理论”,认为能量不是连续的波,而是一包一包的间断量子。这一理论成为了现代物理学的基石。而伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦在年发表的三篇跨时代意义的论文正式将这个学科推到了一个新的高度——他在随后的几年里创立了狭义和广义相对论。狭义相对论的一个重要论点就是“能量和质量是等价的”,这一理论解释了为什么光速是不变的,也从真正意义上否定了光以太的存在。而广义相对论引入了引力的概念,认为时空是三维空间和可以变化的时间交织在一起的。

阿尔伯特·爱因斯坦

在爱因斯坦开创了一个新的时代之后,斯莱弗和哈勃两位研究者补充了相对论中的一个空白——宇宙常数的问题。事实证明,宇宙并不是恒定不变的,而是向外膨胀的,因此并没有一个固定的宇宙常数。后来,教士学者勒梅特据此提出了“烟火理论”(即宇宙由一个“原始的原子”五彩缤纷地爆发,然后一直四面八方地散开),其实就是后来大爆炸理论的雏形。

№.3第九章威力巨大的原子

物理学家们在宏观的宇宙中寻找真理的同时,开始在极微观的视角中







































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