第20章 化學大發現(3)(3 / 3)

薛定諤晚年一直致力於用量子力學來促使生物學和物理學的統一研究,用波動力學的最新成就和方法分析生命現象。1944年,薛定諤的《生命是什麼》一書出版。這本不足100頁的小冊子在科學界再次引起了“薛定諤轟動”,極大地推動了量子生物學的發展。

《生命是什麼》一書引起的轟動,不亞於18年前的波動力學方程的建立。作為量子力學創始人之一的薛定諤,提出用熱力學和量子力學研究生命的本質,預告了生物學革命新時代的黎明。《生命是什麼》的出版很快吸引了一大批年輕物理學家進入這個充滿勝利希望的前沿陣地。

光散射效應的發現

水是無色透明的,大氣也是無色透明的,但大海是藍的,天也呈現蔚藍色,這是什麼原因呢?第一個對此給予正確解釋的是拉曼。拉曼(1888~1970),印度物理學家,因發現光通過透明物質時波長發生一定變化,榮獲1930年諾貝爾物理學獎。

拉曼1888年11月7日出生於印度南部的蒂魯吉拉伯利,他的家庭屬於印度婆羅門教。拉曼小時候是個神童,12歲就以優異成績通過升學考試,進入馬德拉斯大學的一所學院。

1904年,拉曼16歲時獲得物理學學士學位,他的成績在全體學生中名列第一,因此獲得學校頒發的物理學金質獎章。三年後,他又順利獲得了數學碩士學位。1906年,拉曼在英國權威科學刊物上發表了第一篇有關數理方麵的學術論文。

1917年的一天,加爾各答大學副校長穆柯伊爵士在一次集會上,結識了年輕的拉曼。他十分賞識拉曼的才華,當他了解拉曼在獨立進行科學研究,已發表了三十餘篇很有價值的研究論文時,更加讚歎不已,邀請拉曼到加爾各答就職。

在加爾各答大學,拉曼夜以繼日地進行聲學和光學的研究。很快,他取得了出色的研究成果,引起了英國科學界的注意。當時的印度屬於英國的附屬殖民地,拉曼心中燃燒著熾熱的愛國主義情感,認為歐洲人能辦到的事,印度人也能辦到。1921年,拉曼代表加爾各答大學出席了在牛津召開的英國大學會議,會上他為皇家學會作了科研報告,備受人們的歡迎。

在取道地中海回國的途中,他偶然聽到一對母子對話,這促成了他科學研究的新轉折。輪船穿過直布羅陀海峽進入了一碧萬頃的地中海,蔚藍色的海麵風平浪靜,一位印度年輕母親領著八九歲的小男孩,正在談話——“媽媽,這個大海叫什麼名字?”

“地中海!”

“為什麼叫地中海?”

“因為它夾在歐亞大陸和非洲大陸之間。”顯然,這個小男孩是聰明好學的,他引起了拉曼的注意。

“媽媽,大海為什麼是藍色的?”碧藍的海水成了小男孩疑問的對象。慈愛的媽媽一時語塞,她隻好向拉曼投去求援的目光。拉曼蹲下身來,親切地牽著小男孩的手,說:“小朋友,海水之所以呈現藍色,是因為它反射了天空的藍色。”孩子的問題解決了,可是疑問卻壓在了拉曼的心頭。剛剛回到加爾各答,拉曼立刻著手研究海水為什麼呈現藍色的課題。拉曼把這樣一個日常生活中常見的問題作為光線散射與水分子關係的典型物理現象,通過大量的實驗,他獲得了成功。在1922年《英國皇家學會會報》上發表了論文,他用細致的分析證明了水分子對光線的散射使海水顯出顏色的機理,它與大氣分子散射太陽光而使天空呈現藍色的機理完全相同。拉曼從研究海水藍色的普通常識出發,進而深入到分子與光線散射相互作用的科學前沿。

拉曼運用愛因斯坦等人的漲落理論進行研究,觀察光線穿過淨水、冰塊及其他材料時的散射現象,取得了充分的實驗數據,最後他成了散射問題專家。

20世紀初,德國科學家普朗克提出了量子論,愛因斯坦繼而提出光量子的概念,從這些理論研究的進展中,人們逐漸認識到光的粒子性。拉曼的偉大貢獻,就是為科學界最後接受這一觀念提供了強有力的證據。

拉曼從1919年開始研究散射問題,他取得的第一項重要成果,是形成海水顏色的分子散射理論。1923年4月,他與助手一起研究光被其他物質散射時,分別在固體、液體和氣體中發現了一種普遍存在的光散射效應。後來人們為了紀念拉曼,把這種光散射效應稱為“拉曼效應”。新發現很快傳遍了世界各地,人們普遍認識到這一發現對量子力學和相對論的巨大意義。

拉曼效應的發現為研究物理結構提供了一種有效的手段,因而也為全世界的科學研究開辟了一條新的道路,拉曼因此在1930年榮獲了諾貝爾物理學獎。

1970年10月,拉曼這位偉大的印度科學家與世長辭了,享年82歲。