了。這記載可靠嗎?當龐培城被考古學家完整地發掘出來後,對出土的一塊燒焦的麵包(它也是用古代植物製成的),用“碳14方法”進行測量,結果發現其“年齡”與曆史資料吻合。這說明那段曆史記載是對的。碳14真不愧是考古學家的“時鍾”。

陰雨天的意外發現

倫琴發現X射線之後,在歐洲掀起了一股X射線熱,許多科學家都改行搞起這項熱門的研究來了,其中有一位法國物理學家貝克勒耳。

他研究的是一種礦廠,這種礦石在陽光照射下,除了發射熒光之外,還會不會發出X射線來?

貝克勒耳想了一個簡單而巧妙的辦法:他在礦石下放一張用黑紙包著的照相底片,太陽光和礦石發出的熒光都不能穿透黑紙使底片感光,隻有X射線能穿透黑紙使底片感光。因此,隻要檢查底片是否被感光,就能知道這種礦石會不會發射X射線了。

1896年春天,他開始做實驗,不巧得很,那幾天連續陰雨,沒有太陽光,實驗無法進行。他隻得把黑紙包著的一疊底片放進抽屜裏,等待天晴。他順手就把那塊礦石壓在黑紙包上麵。

幾天之後天氣轉晴,貝克勒耳開始準備做實驗。這位細心的科學家想,黑紙包是否漏光?要是漏光的話,那麼,底片是就感光了,實驗不是白做了嗎?想到這裏,他就從放在抽屜裏的那疊底片中,抽了幾張,拿去衝洗。

看了衝洗出來的照片,貝克勒耳大吃一驚。原來,那幾張底片由於受到強烈的照射而感光了,感光部分的形狀正好與那塊礦石的形狀相一致。激動萬分的貝克勒耳,又把其餘的底片全部拿去衝洗。結果,每張底片上都留下了那塊礦石的影子。

這不可能是漏光造成的,必定有另一種因素在起作用。經過連續幾天的反複實驗和深入分析,貝克勒耳斷定,使底片感光的是礦石中的鈾元素放出的一種射線。根據底片被感光的強烈程度看,這不可能是X射線造成的,普通的可見光更做不到這一點。

鈾本是一種不為人們所重視的金屬,因為它沒有多大實用價值。玻璃工人隻把它當作著色劑用,在熔煉彩色玻璃時,摻進一點鈾鹽,就能使玻璃顯出鮮豔的色彩來。由於貝克勒耳的發現,鈾受到科學家前所未有的重視,身價百倍。後來,當鈾能被用來製造原子彈時,它的地位更上升到了“戰略物資”的高度。

紫外光的災難

人們早就知道,物體被加熱後會發現光來。開始時呈暗紅色,隨著溫度上升,物體發光的顏色由紅變黃,並向藍白色過渡。當物體的溫度達到上千攝氏度時,就會發出耀眼的白熾光。

由於物體的溫度和它發光的顏色之間有一定的聯係,所以有經驗的煉鋼工人能根據鋼水的顏色(也就是鋼水所發出的光的顏色)來判斷鋼水的溫度。物體因溫度升高而發光的現象,在物理學上稱作“熱輻射”。

科學家是喜歡追根究底的。物體因加熱發光時,它的溫度和所發光的顏色(或者說是波長)之間究竟存在著什麼樣的關係呢?

19世紀後期,德國的維恩、英國的瑞利和金斯推導出有關熱輻射規律的兩個公式。利用這兩個公式,人們可以求出熱輻射物體發出某一波長的光的能量是多少。這種關係在物理學上稱作能量按發光波長的分布。

但是,這兩個公式都隻符合實驗結果的一部分:物體發光的波長較長(即發紅光或黃光)時,瑞利-金斯公式和實驗結果相一致;波長較短(發綠光或藍光)時,維恩公式與實驗相符合。

當物體發光的波長更短,就成眼睛看不見的紫外光時,這兩個公式都不能解釋實驗結果。紫外光給熱輻射公式帶來的災難,使物理學家們傷透了腦筋。不管他們作出多大的努力,理論總是不能完全符合實驗結果,不是在長波方麵不符合,就是在短波上不符合。真是顧了“頭”顧不上“尾”,保住“尾”又丟了“頭”。

著名物理學家開耳文把這種情況稱作為“在物理學晴朗天空的遠處,還有兩朵令人不安的小小的烏雲”。一朵就是關於熱輻射實驗的“紫外光的災難”,另一朵是為了驗證光傳播媒質存在而進行的邁克爾遜-莫雷實驗。開耳文很有眼力,就是這兩朵烏雲給物理學副業來一場大變革的暴風雨,在此基礎上,誕生了現代物理學的兩大支柱;量子論和相對論。

微觀世界的“腳手架”

1926年夏天,美國物理學家戴維孫到英國訪問,巧遇德國的玻恩教授。這個量子力學的祖師爺把德布羅意的一個有趣想法告訴了戴維孫:既然傳統上認為具有典型波動性的光,在某些場合下能顯示粒子性,那麼,傳統上是具有典型粒子性的電子,在某種場合下能不能顯示出波動性來呢?這是迄今尚無法驗證的一個“懸案”。

言者無意,聽者有心。聽得出神的戴維孫忽然想起了一件事:1925年4月的一天,他和同事革末像往常一樣在著名的貝爾電話實驗室裏做實驗,用一束電子去轟擊放在高真空的玻璃容器裏的一塊鎳片,期望能撞出一些新的電子來。那天做實驗時由於意外事故空氣進入容器,使裏麵的鎳片氧化。由於這項實驗需要很純的鎳片,所以他們不得不把氧化後的鎳片取出來,一麵加熱,一麵把上麵的氧化層洗刷掉。當他們用洗清的鎳片繼續做實驗時,卻得到一張奇怪的照片:一圈一圈的同心圓,明暗相間地排列著,很像光經過小孔衍射後的照片。