一`科學的曆史1
泡利提出不相容原理
泡利(Wolfgang Ernst Pauli,1900~1958),瑞士籍奧地利理論物理學家,1900年4月25日生於維也納。1918年中學畢業後就成為慕尼黑大學的研究生,導師是A·索末菲。1921年以一篇關於氫分子模型的論文獲得博士學位。1922年在哥廷根大學任M·玻恩的助教,結識了來該校講學的N·玻爾。這年秋季到哥本哈根大學理論物理學研究所工作。1923~1928年,在漢堡大學任講師。1928年到瑞士蘇黎世的聯邦工業大學任理論物理學教授。1935年為躲避法西斯迫害而到美國,1940年受聘為普林斯頓高級研究院的理論物理學訪問教授。由於發現“不相容原理”(後稱泡利不相容原理),獲得1945年諾貝爾物理學獎。1946年重返蘇黎世的聯邦工業大學。1958年12月15日在蘇黎世逝世。
泡利不相容原理是泡利於1925年1月16日提出的。原子中不可能有兩個或兩個以上電子處在同一狀態。電子的狀態可以用四個量子數來表示,則原子中不可能有兩個或兩個以上電子的四個量子數完全相同。具有多個電子的原子,其中主量子數n和軌道量子數l相同的電子稱等效電子,這類電子的n、l兩個量子數已經相同,故至少要有一個不同,因此這類電子的狀態要受到泡利不相容原理的限製。這正是原子結構中電子按殼層分布並出現周期性的主要原因。
英國探險家斯科特到達南極級點
1911年的1月17日,英國探險家斯科特率領的探險隊到達南極極點,整個探險隊成員在歸途中全部犧牲。
早在兩三千年前,就有人猜想在南方有一塊未知的大陸。為了尋找這塊神秘的土地,無數的勇士紛紛南下。20世紀初,更多的探險家奔向了迷人的南極,其中,英國人斯科特的事跡最令人難忘。
1901年8月,斯科特率領一支探險隊第一次遠征南極。他們經過一番苦鬥,來到了離南極點隻有350千米的地方,勝利在望卻遇到了極為惡劣的天氣,食物和燃料也將耗盡,隊員病倒,隻好敗退回來。
執著的追求使斯科特又做了8年的準備。1910年6月,他又率領一支65人的探險隊離開英國直向南極。誰知,這時挪威極地探險家阿蒙森也奔向了南極,他們誰能首先到達南極點呢?一場曆史上著名的“探險競賽”就這樣開始了。
斯科特是駕西伯利亞矮種馬拉雪橇去的。這種馬適應不了南極的嚴寒,又都陷入雪中,一匹一匹地死去了,最後隻好用人力拉雪橇。暴風雪、凍傷、體力下降,打擊一個接一個地向斯科特襲來。已經勝利在望了,1911年1月16日,隊員卻發現了挪威的旗子,顯然,對手走到了他們的前邊,這是極為沉重的精神打擊,有的隊員精神幾乎要垮下來了。
1月17日,斯科特探險隊到達了南極極點,他們在挪威人的帳篷裏看到了阿蒙森留下的信。他們把英國國旗插在帳篷旁邊,他們成了到達南極極點的亞軍。第二天,精疲力盡的斯科特探險隊踏上歸途,他們按照科學探險的慣例,仍然沿途收集各類岩石標本,書寫探險日記。
8個月後,搜索隊找到了他們的帳篷和遺體,人們在斯科特身邊發現了18千克岩石和各種化石標本——他們在死亡降臨的時候仍然沒有丟下科學,仍然為人類保留著科學財富。
英國大發明家瓦特誕生
16~17世紀,煤作為能源被大量開采。隨著煤礦的增加和礦井越開越深,排除礦井中的積水,成為煤生產中的關鍵問題。急需尋求新的動力機,來解決經濟和生產的需要。巴本、紐可門先後設計了蒸汽動力機,但由於易爆危險、效率低等原因,不能滿足需要。要使蒸汽機成為具有巨大工業效益的動力機械,必須在結構上作重大的改進,這個工作最終由一位大學的儀器修理工——瓦特在英國實現。
詹姆斯·瓦特1736年出生在蘇格蘭的一個木匠家庭,從小飽受貧窮和疾病的折磨,他的教育是在家庭和父親的工場裏受到的。1756年,他在格拉斯哥大學做機修工。1763年,他受命修理大學的一台紐可門蒸汽機,得以仔細研究紐可門機的結構,並發現它熱量損失太大是由於每工作一次汽缸和活塞都要冷卻。1765年他終於想出了在汽缸之後再加一個冷凝器的主意。1769年,他造出了第一台“單動式蒸汽機”,並獲得了發明冷凝器的專利。1782年,他進一步設計了雙向汽缸,1784年又製造了一台“雙衝程蒸汽機”,並加上了飛輪和離心節速器,把單向運動變成旋轉運動。
瓦特蒸汽機的主要特點是改大氣壓力做功為蒸汽直接推動活塞做功,增加了冷凝器,提高了效率。這在蒸汽機發展史上邁開了具有決定性的一步,成為可用一切動力機械的萬能“原動機”。到1790年,瓦特機幾乎全部取代了老式的紐可門機。紡織業、采礦業和冶金業等在瓦特機的帶動下迅猛發展,蒸汽機改變整個世界的時代到來了。
瓦特的一生,都貢獻給了蒸汽機的研製事業。恩格斯把蒸汽機看作是第一個真正國際性的發明,這是對其貢獻的最好評價。英國人為了紀念他,特意在他的住宅處給他建造了銅像。
法拉第發現電解定律
1833年1月23日,英國科學家法拉第提出了電解定律。法拉第自幼家境貧寒,從1812年自薦作戴維的助手起,法拉第開始了他的物理化學研究生涯。他在物理學方麵的最大成就是在電磁感應方麵。他對化學的卓越貢獻是電化學。
電解是借電流的作用而進行化學反應的過程。1800年,意大利物理學家伏打製成了世界上第一個化學電源——伏打電池。同年,英國解剖學家卡裏斯爾和工程師尼科爾森用自製的伏打電池分解了紐利巴河的水。他們開創了化學上的新領域——電解。1807年,英國化學家戴維和其他一些人通過電解成功得到了鉀、鈉、鈣、鍶等金屬。電解法給化學界帶來了一個又一個奇跡。如同拉瓦錫首先注意到化學反應中物質量的變化一樣,法拉第也是注意到電解中物質量和電流量關係的第一人。
1833年,通過對一係列電解實驗的研究,法拉第提出了電解物質所遵循的規律:電解產生的某物質的量與通過的電量成正比;當相同的電量通過電路時,電解所產生的不同物質的比等於它們的化學當量值(原子量)的比。電解定律提供了電量與化學反應間的定量關係,奠定了電解電鍍等化學工業的理論基礎,成為聯係物理學和化學的橋梁。電解定律還表明,電也應當具有微粒性。這是電荷不連續的最早猜想。