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第42章:第四十二回踏破铁鞋得来却在故纸里,种瓜得豆辛苦终会

上回说到天文学家让逊和洛克尔在日蚀光中发现一种新谱线,给物理学家出了一个难题,有好几年谁也无法解释。人们只好猜测太阳里可能有一种新元素,于是就把它定名为“氦”(希腊文太阳之意)。谁知一波未平,一波又起。1892年,洛克尔突然收到一封信,信中提出一个无法解释的疑团,洛克尔就干脆把它发表在自己主办的《自然》杂志九月号上:

“今有一事特向贵刊和贵刊的读者求教。我最近多次用两种方法制取氮气,但它们的密度总不一样。既是同一物为什么会有两种密度呢?”

瑞利 1892年9月24日

各位读者,你道这个瑞利(1842-1919)是谁?他是英国剑桥大学的教授。此人有极好的耐心,因此他也就选了一个极要耐心的研究题目,那就是测量各种气体的密度(密度是指一升气体在0度和一个大气压下的质量)。而他的实验室里也有当时极好的一架天秤,灵敏度可达到万分之一克。他制了一个大玻璃球。用真空泵将球内空气抽空,称出球重,算出体积,再充进各种气体,称出净重,求出密度。干这种重复枯燥的事,他真能不厌其烦。每种气体都要称几次,而且气体每次都得以不同方法制得,如果测量结果都一致了,这才放心。他就这样称了氢又称了氧,称了氧又称氯,称了氯又称碳酸气,对着那个玻璃球,抽了又充,充了又称,称了再算。从1882年开始一直干了整整十年。这工作虽然枯燥,但那些气体在他的手中都一一有了精确的密度,内心倒也十分愉快。不想到第十个年头上,瑞利这个办法再也不灵。他测氮气密度,第一个办法是让空气通过烧得红热的装满铜屑的管子,氧与铜生成氧化铜,剩下的就是氮气,密度为每升1.2572克。第二个办法是让氧气通过浓氨水,生成水和氮气,这种氮气的密度为每升重1.2560克,比空气中的氮轻了0.0062克。瑞利百思不解,便向《自然》杂志为了以上那封信。信发表后,瑞利一面盼着回音,一面不停地重复这个实验。谁知道这个0.0062就像鬼影一般,挥之不去,闭眼又来。直气得他真想把那个玻璃球一拳砸烂。小数点后面三位的小误差,这在一般人也就算了,但是细心的瑞利却决不肯放它过去。而他的信在杂志上公布了二年,竟没有收到一封回信。瑞利实在等得不得了,便带上他的仪器直闯皇家学会。1894年11月l9日,他向许多化学家、物理学家当面做了一个关于“两种氮气”的报告。这一招还真灵,报告刚完,便有一个化学家拉姆赛(1852-1916)自报奋勇出来帮忙,他说:“两年前我看到你那封信还没有弄懂其意,今天我明白了,你从空气中得到的氮气一定含有杂质,所以会密度稍大。”这真是响鼓不用重槌,明人不用多说,瑞利恍然大悟:杂质不就是未发现的新物质吗?原来一块新大陆正在招唤他呢!瞬间,心头的愁云早已化成了眉梢上的笑意。他想,或许我已经抓住新元素的尾巴了。这瑞利正喜不自禁,突然有一个叫杜瓦的物理学家又走上前来将他的肩膀拍了一把:“老兄,这个问题卡文迪许早在20年前就曾提出过,我建议您去查查他留下来的笔记,或许能帮您一把。”卡文迪许(1731-1810),瑞利现在就正在卡文迪许实验室工作,那些旧笔记就锁在他手边的柜子里。他一听这话更是喜上加喜,连忙喊道:“我现在就收拾东西回剑桥去。”

各位读者,你道这卡文迪许何许人也?他可算得上科学史上的一个怪人。他出身贵族,很有钱,但是一不做官,二不经商,三不交际。他把钱都用来买科学仪器和图书,他还盖了一个很像样子的私人图书馆,任何人都可以来借书,但是一定要按时归还,就是他自己看书也要先打个借条,办个手续。他的穿戴全是上个世纪的打扮,所以一出门就有许多小孩子跟在后面,又叫又笑。他一辈子没有结婚,不知缺根什么神经,从心里厌恶女人,家里用看女仆,但又规定不许与他见面。每天早晨,他将吩咐女仆办的事写在纸上,放在固定地方。吃饭时女仆先摆好饭菜退出餐厅,他再进来落坐。他离开后,才许女仆进来收拾碗筷。一天,他在楼梯上与女仆偶然相遇,一时竟气得发抖,返身找到管家,命令再造一个楼梯,男女各行其便。他思维怪异,一生发现甚多,比如:第一个从水中电解出氢、氧,并测出比例;第一个测出地球的密度等等。但是他又极少公开发表,宁肯让这许多成果掩藏在尘封土埋的笔记本里。直到他死后五十年,麦克斯韦受命筹建卡文迪许实验室,才十分吃力地将这些“天书”一本本地整理发表。这件事,着实使那个极聪明的麦克斯韦晚年耗费了许多的精力。

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