他们与它们（下）

焦耳是个酿酒匠，将通电金属丝放在水里，水因此能发热，发现了焦耳定律：通电导体所产生的热量跟电流强度的平方、导体的电阻和通电时间成正比。并宣称：自然界的力是不能毀灭的，哪里消耗了机械力，总能得到与此相当的热。他与最初多次质疑的汤姆孙，合作完成了能量守恒和转化定律以及汤姆孙-焦耳效应--气体受压通过窄孔后会膨胀降温，为低温工程奠定了基础。而小医生迈尔在印尼雅加达为船员放血治疗时，观察到人的血液不是在德国时的黑色，而是鲜红的血，从而引发思考：血液里的氧、体温、心脏做功、肉草食物、太阳如一大煤块燃烧，得出结论：各种能量都可以转化或换算成热量。他还设计试验，测得热功当量是365千克力.米每千卡，然而没有人能理解，包括家人，后来被送进疯人院。科学之路虽令人神往，但有时也令人心酸，甚至心痛。

爱迪生一生发明包括留声机、电灯、电影、橡皮等专利2000多种，登记专利1328种。他说：我的人生哲学是工作，我要揭示大自然的奥秘，并以此为人类造福，没有什么比这更好的了。荷兰的列文虎克活了91岁，16岁当学徒，20多岁开始，终其一生一直在德尔夫特市政府做门卫，一生磨成了419块镜头，制成247台显微镜，米粒大的镜片能放大200倍，从而发现了一个新王国-显微镜下的世界，100多年后，法国的巴斯德在列文虎克的显微镜帮助下，发现了这个镜头下的世界就是微生物的世界，从而在酿酒、医学（瘟疫、疫苗、手术中的消毒等）等诸多方面有了广泛应用。

达尔文22岁时随贝格尔舰经大西洋到南美洲、经太平洋到澳洲、经印度洋到非洲做了5年的环球考察，30岁时写了《考察日记》，涉及考察期间的动物志与地质学，后与地质学家赖尔、植物学家霍克还有赫胥黎一起合作，形成了进化论的一个小圈子，达尔文经过17年左右的时间，在1859年完成了《物种起源》，其中有100多处提到了中国的材料。看来，同样的材料，在不同人眼里，价值是不一样的，犹如也许是价值连城的文物，在不懂行的看来就是个普通物件。达尔文不与小他14岁的华莱士争功争名，是科学界的佳话，在这一点上，他们共同胜过了牛顿和莱布尼茨。牛顿心眼真小。

至此，十九世纪自然科学的三大发现，即能量不灭与转化规律、细胞学说和进化论全部完成。在这些自然科学以及自文艺复兴以来的社会科学的基础上，马克思的《政治经济学批判》也于1859年完成。

1895年德国维尔茨堡大学教授伦琴，在一次实验中发现了X射线。法国的贝克勒尔则在对硫酸钾铀一次次试验中，发现了物质的天然放射性（由后来的居里夫人命名），却也因此成了第一位被放射性物质夺去生命的科学家。居里和夫人一起在分离沥青铀矿时，用自制的放射性测量装置，发现了两种新元素：钋和镭，并提炼出纯镭，发明了治疗狼疮和癌肿的居里疗法。凡是原子序数大于82的天然元素都有放射性，分为铀镭系、钍系和锕系三大家族，放出射线就变成了别的元素，铀的第六代就是镭，一克镭约需经过1600年才会消失一半，最后变成铅和氦。居里夫人的实验笔记死后四十年还散发着镭射线。空气因放射线的存在而成了导电体。X光和放射性以及电子，是19世纪物理学的三大发现。

汤姆孙是理论兼实验物理学家，通过电场磁场和雾滴等实验设计，称得电子的质量是9*10的负28次方，阴级射线的带负电的粒子的飞行速度，是每秒10万公里，是最先打开通向基本粒子物理学大门的人。他的学生卢瑟福则从实验中发现了阿尔法、贝塔和伽马射线，宣布放射性既是原子现象，又是产生新物质的化学变化的伴随物，比如：原子序数为88、质量数为226的镭，经过自发放射，变成了原子序数为86、质量数为222的氡和原子序数2质量数4的氦。卢瑟福的助手索迪则发现了同位素--质量不同，其它方面都相同，在元素周期表中占同一位置，如钍有钍232钍228等6个同位素，而碳有15个同位素。卢瑟福用阿尔法粒子做炮弹，在能计算阿尔法粒子的盖革计数器的加持下，通过打碎原子发现了原子核，提出了原子的太阳系模型，后来他的学生玻尔，把量子论引入原子结构，提出了卢瑟福-玻尔原子。原子核的体积不到原子体积的一万亿分之一，却占原子质量的99.5%以上，密度大得惊人，蚕豆大小的原子核有一亿吨，而一亿吨水需要绕地球赤道一圈的列车来装。太阳系皆是小原子组成，原子内却是太阳系。神奇的宇宙！神奇的原子！

普朗克的量子论在1900年诞生，解决了当时紫外与红外灾变，用量子的概念说明黑体辐射的能量，不是象水管里的水流那样是连续的，而是像射出的子弹那样是一颗一颗的，并提出公式：能量子=h*频率。后来爱因斯坦的光电效应理论更进一步，说每个能量子在脱出物质之后，必定以某种方式表现为像一个粒子，一个光粒子，就是现在说的光子。迈克尔逊于1887年以他发明的干涉仪为主要测量工具，在实验中发现逆着的光和横着的光没有光行差，这说明要么地球没有动，要么以太不存在，从而否定了以太说。爱因斯坦则在1905年还是瑞士伯尔尼专利局的小职员时发表了相对论，找到了质量和能量之间的关系，10年后又把适用于匀速直线运动的相对论延伸至非惯性系，提出时空弯曲，创立了广义相对论，颠覆了牛顿经典力学。小故事：爱因斯坦出生地德国南部的乌尔姆小镇，就是当年笛卡尔做梦发现坐标系的地方；1936年爱因斯坦用抄了一份1905年的手稿拍卖的钱，捐助武装了一支美国支援西班牙反法西斯战争的志愿军队伍。德国1919年诺贝尔物理学奖斯塔克：正如政治上我们遇到的一个危险的敌人马克思主义一样，现在我们在科学上也遇到了一个危险的敌人，这就是爱因斯坦东拼西凑的相对论。希特勒说，一旦上台就让马克思主义者和犹太人人头落地。虽然爱因斯坦和玻尔是朋友，但他至死也不承认海森堡的测不准原理，他觉得这个原理违反了因果关系。这个原理可以表述为：观察者及其仪器是被观察对象的一个不可分割的一部分，一个孤立自在的物理现象是永远不存在的，根据这个原理，想精确测定粒子的位置就无法测定它的速度，反之亦然。薛定谔则用微积分的数学形式写出了薛定谔方程，开辟出一个量子力学新体系：清楚证明原子的能量是量子化的，电子运动在多条轨道上，跃迁轨道时以光的形式吸收或释放能量，电子在核外运动有着确定的角度分布。

光学显微镜显示物体微小细部的能力取决于光的波长短到什么程度，用紫外光的显微镜可以放大2500倍。戴维逊和小汤姆孙发现电子也是波，它的波长比紫外光小几千倍，所以现在的电子显微镜可以放大20万倍以上。而提出物质波概念的是原来学历史的德布罗意，他想：光波是粒子，那粒子是不是波呢？1923年他发表论文认为大到行星，小到一粒尘埃和一个电子，都能产生物质波，它能在真空中无需介质传播，所以不是机械波，它也可以由不带电的物体运动产生，所以也不是电磁波，并写出了物质波的波长公式：波长与粒子的质量和速度的乘积成反比，中等速度的电子的波长相当于X射线的波长。

费米用中子代替阿尔法粒子轰击各种元素，得到了许多自然界不存在的同位素，如放射性的钠、碘、磷、铝等，1938年获得了中子轰击所产生的新的放射性元素以及慢中子引起的核反应；哈恩则在费米标注的所谓93号元素（居里夫人的女儿伊伦娜认为是57号元素镧，斯特拉斯曼则认为是56号钡，化学家迈特纳确认铀原子被中子轰击后从中间一分为二了）中发现了铀的核裂变。1939年爱因斯坦出面给罗斯福总统写信吁请政府加紧核武器研究，于是开启了在芝加哥大学的链式反应堆的试验，一层铀一层石墨（慢中子）中间夹杂镉棒（吸收中子以控制反应堆）堆了57层，终于在1942年12月2日试验成功，虽然其能量当时还只能点亮一只小电灯。核反应堆既能提供能源，也能制造各种同位素，从而在许多领域都有了应用。1945年7月6日，美国的原子弹在新墨西哥州的大沙漠里试爆成功，爆炸威力相当于两万吨TNT炸药，爆炸地中心有一个近1公里坑，坑内表面的沙子熔化后凝固成一层玻璃（能用核反应堆的能量将沙漠变成玻璃厂吗？果如此，曹德旺先生的事业又有新方向了。）。同年8月6日，有24.5万人的日本广岛死于原子弹的约有8万人，城市建筑被夷平。1942年美国派一个集团军一个伞兵师两个装甲师，到德国境内闪电抓捕德国制造原子弹的海森堡、哈恩，得知德国已放弃试验。原子弹最初的结构：一层弹壳、一层中子反射层、一层普通炸药（用以引爆）、两块铀-235或钚-239。原理：铀-235捕获中子，中子反射层裂变产生自由中子无法逃离，就会一变三三变九，每个核裂变时间一亿分之一秒，整个原子弹爆炸几百万分之一秒，瞬间产生极强光辐射、伽马射线辐射、中子流和冲击波以及放射性污染碎片。铀-235从铀-238中分离，分离方法是将金属铀汽化或把汽化的金属铀通过强磁场偏转分离。美国的试验中电磁铁就有一艘中等舰船那么大，线圈用银代替铜做导线，用了15000吨白银。

英国的弗莱明1928年研究葡萄菌时，意外发现了用细菌来对抗细菌的抗菌素--青霉素（就是后来定名的盘尼西林，谍战片中常提到），因为很难提取，过了10年，德国化学家钱恩的提纯实验又进了一步，到1941年澳大利亚的弗洛里接着试验，用玉米汁培养霉菌，将青霉素产量提高了十倍，后从各国不同的土壤中将产量提高到四十倍，又用烂西瓜将之从一立方厘米四十单位提高到两百，到二战后青霉素终于可以大量用于临床。俄罗斯的巴甫洛夫通过对活狗的唾液分泌实验与观察，发现了条件反射原理，时在1927年。奥地利的孟德尔，种植32个品系的豌豆，通过提纯得到22个种豌豆，然后一一杂交，最后得出了遗传学的分离第一定律和自由组合的第二定律，后来美国的摩尔根，在果蝇杂交试验中，证实了孟德尔的植物学遗传学规律在动物界同样适用，在此基础上发现了染色体理论，从而创立了基因学说。遗传由基因决定，那基因由什么构成呢？摩尔根预言了或者说假设了基因为化学实体。生物学由此进入分子生物学阶段。原来是DNA的双螺旋。1869年瑞典人米歇尔发现细胞核主要由含磷的物质构成，20年后人们发现这种物质是强酸，被命名为核酸，德国人科赛尔将核酸水解为核糖、磷酸和有机碱，有机碱有TCAG四种成分，科赛尔的学生莱文发现了脱氧核糖，这样核酸就有了两种：核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA。德尔布吕克用放射性同位素标记法，为噬菌体做标记去感染大肠杆菌，证明执行遗传任务的不是蛋白质而是DNA。1944年薛定谔在《生命是什么》中指出，遗传物质可能是由基本粒子连接起来的非周期结晶，克里克和华特生看到这篇文章后发现了DNA的双螺旋结构。双螺旋结构与拉链与美学，脑激素与糖尿病，豆类作物与氮肥厂。生十个儿子吧。