數理化通俗演義

第四十二回 踏破鐵鞋得來卻在故紙堆種瓜得豆辛苦總會有收成——惰性氣體的發現

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上回說到天文學家詹森和洛克爾在日食光中發現一種新譜線,給物理學家出了一個難題,有好幾年誰也無法解釋。人們隻好猜測太陽裏可能有一種新元素,於是就把它定名為“氦”(希臘文“太陽”之意)。誰知一波未平,一波又起。1892年,洛克爾突然收到一封信,信中提出一個無法解釋的疑團,洛克爾幹脆把它發表在自己主辦的《自然》雜誌9月號上:

今有一事特向貴刊和貴刊的讀者求教。我最近多次用兩種方法製取氮氣,但它們的密度總不一樣。既是同一物為什麽會有兩種密度呢?

瑞利

1892年9月24日

不想到第十個年頭上,瑞利這個辦法再也不靈了。他測氮氣密度,第一個辦法是讓空氣通過燒得紅熱的裝滿銅屑的管子,氧與銅生成氧化銅,剩下的就是氮氣,密度為每升1.2572克。第二個辦法是讓氧氣通過濃氨水,生成水和氮氣,這種氮氣的密度為每升重1.2560克,比空氣中的氮輕了0.0012克。瑞利百思不解,便向《自然》雜誌寫了上麵那封信。

信發表後,瑞利一麵盼著回音,一麵不停地重複這個實驗。誰知道這個0.0012就像鬼影一般,揮之不去,閉眼又來,直氣得他真想把那個玻璃球一拳砸爛。小數點後麵三位的小誤差,這在一般人也就算了,但是細心的瑞利卻絕不肯放它過去。

瑞利現在就正在卡文迪許實驗室工作,那些舊筆記就鎖在他手邊的櫃子裏。他一聽這話更是喜上加喜,連忙喊道:“我現在就收拾東西回劍橋去。”

再說瑞利連忙趕回劍橋,一進實驗室就開箱啟櫃,抱出那一摞摞紙色發黃的筆記,終於在皇家學會1784年和1785年的年報中找見卡文迪許的一篇《關於空氣的實驗》,而在他的筆記中又讀到了更詳細的實驗記錄。原來這個怪人想出了這樣一個怪辦法,他將一個U形管的兩頭浸在兩個裝有水銀的酒杯裏,架起一個天橋,再用當時還原始的摩擦起電機從兩頭通電,U形管中的氧氣和氮氣在電火花一閃時便化合成紅色的二氧化氮,接著滴進一種特殊溶液將其吸收,再通氧,再化合,如此反複多次。卡文迪許和他的助手輪流搖起電機,整整搖了三個星期,最後彎管中還剩下一個很小的氣泡,任你怎樣通電,它也再無絲毫的表示。卡文迪許當時就斷定,看來空中的氮氣(當時叫濁氣)不是單一物質,一定還有一種不與氧化合的氣體,而且他還算出了這種氣體不會超過全部空氣質量的一百二十分之一。