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這篇文章我們來了解一位我國偉大的老科學家——王淦昌先生的人生故事。
要了解王淦昌先生,我們得把時間拉回至1940年,這一年是抗戰全面爆發的第三年,也是日軍侵華的第9年。
這一年中華大地烽火連天,日寇的鐵蹄早已踏遍了華北華東地區。
在這種艱難的時刻,為了延續中華文明之火,華北華東地區的高校不得不西遷至西南腹地,也就是 這樣的情況之下,著名的西南聯大成立了,這座高校匯聚著清華北大等最優秀的一批精英,當然,其中還包括了浙江大學。
當時浙江大學的物理系主任教授就是王淦昌先生,他帶領了大批浙江大學的師生踏上了西遷之路,他們跋山涉水、一路顛沛流離,終於抵達了遵義。
這一年對於中國文明是極其艱難的一年,而對於王淦昌先生更是如此,在艱難的西遷之路上,由於過度勞累,他患上了肺結核,長期處於病痛的折磨之中。
但是,儘管病痛入骨,可他依舊執著地研究中微子問題,對於王淦昌先生而言,如果有生之年他不能解決中微子問題,那麼他無法閉眼瞑目。
只要稍微有點物理常識的人都知道,中微子關係能量守恆定律的生死存亡。
那麼中微子到底是怎麼來的呢?
學過物理的親們都知道:
不穩定的原子核,會放射出粒子或能量變成另一種元素,這個過程叫衰變。共有α、β與γ三種衰變,其中β衰變最多變。當原子核放出β粒子即高能電子,發生β衰變,β射線是連續的,這意味總能量比衰變前要低。
部分能量憑空消失,這讓當時的科學家們為之震驚。
這個實驗也讓科學家們為之爭論了10年之久,因為實驗沒有錯,能量守恆之說面臨著最大的質疑。
從而1924年,量子力學之父玻爾提出了一個假說。
他稱:
能量在單個微觀相互作用可以不守恆,而只需在統計意義上守恆。
可是這種說法明顯是在和稀泥,沒有辦法服眾,有著暴脾氣的泡利立馬就向玻爾開炮,他稱玻爾在玩危險的遊戲。
泡利認為玻爾的解釋就是扯淡,於是他開始想辦法,終於在1931年,泡利提出了一個補救方法,他提出一個假說:
β衰變中,還釋放出了沒有電荷質量很輕的未知粒子,它神不知鬼不覺逃離現場,並盜走了那部分消失的能量。
對於泡利的假說,原子能之父費米將這個未知粒子命名為中微子。
中微子出現在了科學名詞之中,但它雖然有名字,卻無法用任何儀器檢測出來,就連提出這個假說的泡利自己也不敢妄言說自己可以找到中微子的證據。
但後來為了尋找到中微子,無數科學家們前僕後繼,解開這個答案,成為了科學界無數人的夢。
泡利在尋找的過程中面臨了艱難,於是他放棄了,他甚至拿出了自己珍藏許多年的香檳打賭說:我敢保證,沒有人能夠找到中微子。
而當時間來到1932年,一位來自中國的科學家,在德國《物理學期刊》上發表了一篇名為《關於鐳E的連續β射線譜的上限》的論文。這篇論文中證實了泡利關於β譜有明晰上限的預言,有力地支持了中微子假說。
這是歷史上第一個證實了中微子存在的證據,也直接將玻爾假說打破,世界科學界為之震驚。
是的,沒錯,發表這篇論文的人就是王淦昌先生。
當然,雖然有了論文支撐學說,但中微子究竟在哪兒?依舊還是個謎團。
所以王淦昌立志一定要將中微子找出來,而在找尋的過程中是非常艱難的,特別是王淦昌先生回國後,不止研究條件跟不上,生活條件也非常苦,前面說了,因為此時祖國正在面臨被日寇入侵的局面。
可是王淦昌現實依舊不放棄,在為之思考了一年時間,王淦昌先生萌生了一個極富創舉的想法。
他認為:
核範圍內不光能量守恆,動量也要守恆。能量守恆的本質是時間對稱,自然規律在幾億年前與今天一樣;動量守恆的本質是空間對稱,自然規律在幾億光年外與地球上的一樣。普通β衰變讓一個原子核母體產生了三個子體,即電子、反衝原子核與中微子,人們觀測前兩者的動量和能量,來測算中微子的存在數據。
這樣一來,相當於已經掌握了中微子的測算實驗方法,可是問題來了,當時戰火燃燒的中國根本不具備這樣的實驗條件。
在無奈與惆悵中,王淦昌先生把寫成的論文《《關於探測中微子的一個建議》》寄到了美國《物理評論》,他希望美國的物理同行們可以完成他的實驗。
此後物理學家雷蒙德·戴維斯將這個實驗做成功,而實驗的基礎方式就是根據王淦昌先生的建議進行的。
但雷蒙德·戴維斯的實驗成果還不是最理想的結果,因為原本按照王淦昌現實提出的構想,只能間接看到中微子逃逸後的尾跡,所以在第一次構想之後,王淦昌先生又於1947年3月,在美國《物理評論》上發表論文《建議探測中微子的幾種方法》,又提出一個全新的思路:
通過重原子核裂變,產生極快極多的中微子,去打靶探測器產生核反應。不能讓一個中微子穿越一千億個地球,那就讓一千億個中微子穿越一個地球。例如一個裝滿水的探測器的長度為10釐米,當有5x10^18個中微子通過該探測器時,就有一個中微子能夠在探測器中產生核反應。
王淦昌的這個思路,對於中微子實驗影響深遠,但當時的中國還處於戰爭階段,沒有條件進行研究。
而美國物理學家柯溫和萊茵斯根據王淦昌的論文,先是建了一個中微子探測器,用水和氯化鎘配成溶液,其中置入三個液體閃爍計數器。
這兩位科學家利用薩凡納河核反應堆,每秒產出一百萬億個反中微子,它們轟擊水中的氫原子核即質子靶,產生中子和正電子。中子被鎘吸收,正電子與水中的電子湮滅,釋放出光子產生γ射線,令閃爍液體發出螢光。
本來不發光的中微子,通過一系列關聯反應發光,暴露在人類的肉眼之下顯出真身。
柯溫和萊茵斯也憑藉著這次發現獲得了諾貝爾獎,當然,他們所使用的方法完全是根據王淦昌先生發表論文《建議探測中微子的幾種方法》所進行的實驗結果。
我們回望歷史,如果當年王淦昌先生身處一個富強的中國,他擁有優良的實驗條件,那麼中微子諾獎將會刻上王淦昌先生的名字。
或許錯失諾獎對於王淦昌先生而言並不是特別在乎的榮耀,因為在1959年的時候,當他面對唾手可得的諾獎時,王淦昌先生又一次選擇了放棄。
在1959年王淦昌先生率先發現了世界第一個反西格馬負超子,這個發現震動了世界物理界,可以說諾獎已經離他不遠了。
但王淦昌先生卻在研究最重要的時刻選擇了停下手中的工作,奔赴了大漠深處。
他去大漠幹什麼?
為國造利劍!
當時大西北實驗基地機械工業部長問他願不願意為國造彈的時候,王淦昌回答:
「我願以身許國。」
那一年是王淦昌先生離諾獎最近的時候,但他選擇了放棄,奔赴西北用身體扛起重任。
等他再度歸來時,諾獎已經成為了他人身上之榮譽,而中國擁有了大國兩大利器——兩彈!
回顧這段歷史,並非貶低國外的科學家們,他們也付出了努力,也為人類文明做出了貢獻,但王淦昌對於中微子、反西格馬負超子等的發現與研究,有著功不可沒的之勞,這是歷史真實的面目,世界不應忘記這位老人。
他沒有能為中國帶來諾獎,但卻為中國帶來了更重要的東西,這些東西對王淦昌先生而言,是比諾獎更大的榮耀。
所以我們才說:有這樣的科學先輩生於中國,是國之大幸!因為有這些老科學先輩的奉獻,今時今日的我們不用再恐懼某些國家對我們進行武力威脅。
軍人子弟兵們把我們從戰火帶進和平,而這些老科學家們帶我們崛起昂首。
科學是重要的,科學是撐起一個國家未來繁榮的先決條件,只有在科學科技發達之後,才會有未來可期這句話。
如何撐起一個民族的科學未來,答案非常簡單,那就是重視科學教育。
回望百年前的中國,由於歷史的原因,我們沒有科學教育。
但如今欣慰的是,科學這門學科得到了重視,比如我們小學三年級就增設了科學課,而上了初中、高中後,理科成績幾乎影響著一個學生是否能上一個好的大學。
可是科學這一門學科,在小學的教育時顯得很弱項,原因是我們小學很難有很厲害的科學老師。
好多學校不知道怎麼上科學課,因為沒有積累,有的甚至是音樂課老師來上科學課。
這就麻煩了,因為科學課是對老師要求最高的學科,是真的要上知天文下知地理,還要懂教育方法,才能讓孩子愛上科學。有了興趣,那什麼都好辦了。
現在的科學課很多就是考試時發點資料,讓孩子去死記硬背。完全不考慮孩子是不是真的對科學感興趣了。這樣反而扼殺了孩子對科學的愛好。
要想學好一門主科,啟蒙教育非常重要,啟蒙基礎打好了,後面學習知識會變得非常輕鬆。
如何對孩子進行啟蒙教育?培養孩子的興趣非常重要。
當孩子感興趣後,就會自主學習。
家長可以給孩子準備一些能夠激發孩子興趣的書。
清華大學物理系副教授季帥華審校的一套科學興趣培養書《萬物有科學》,就是一個可以幫助孩子愛上科學的書。
這套書一共八本,講科學主題中的物理、化學、地理、天文、人體……一共11個科學主題。
這套書圍繞科學主題中的物理、化學、地理、天文、人體,介紹了五大類別的科學知識,涵蓋了光、電、元素。。。11個科學主題——
涉及800多個孩子學習中需要掌握的科學知識點——
物理方面:力、聲、光、電、磁、熱。。。
化學方面:物質構成、化學元素、化學反應、化學現象。。。
地理方面:認識地球、自然資源、氣候、地貌。。。
太空方面:太空的起源、構成、天體系統、星系。。。
身體方面:身體的細胞、組織、器官、身體系統。。。
整套書參照教育部頒布的《小學科學課程標準》編寫,內容更是覆蓋了初中物理、化學。。。80%以上的內容——
孩子從小學到畢業,一直都可以使用這套書。
每冊書由易到難,其實學齡前的孩子在家長的指導下也可以閱讀,而小學階段的孩子則可以獨立閱讀。
全書的最大特色,就是把科學融入到故事當中,以激發孩子對科學的興趣為主。
還有很多有趣的知識,比如孩子的性別是媽媽決定的,還是爸爸決定的。
古人也有大智慧,講完之後,書裡還會介紹背後的科學原理。
所有的故事都來源於生活,是孩子能夠接觸到的。
比如棉被不發熱,為什麼還能保暖,這是物理中的熱傳遞現象,把身體產生的熱量傳遞迴來
還有月食到底是怎麼產生的。
酸雨是怎麼形成的。
每個知識塊,都特別做了思維導圖,幫助孩子梳理知識,以後查起來也特別的方便。
書中還有各種趣味遊戲、小實驗,孩子在閱讀之餘,還可以動手做實驗。
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