物理作為自然科學的重要分支,不僅對物質文明的進步起了重要的推動作用,而且對人類的思維發展產生了很大影響。從亞裏士多德時代的自然哲學,到牛頓時代的經典力學,直至現代物理中的相對論和量子力學等,物理科學的每一步發展都與我們的生活息息相關。
70.李書華做滲透實驗
李書華是著名的物理學家。他早年在法國從事極化膜滲透性的實驗研究,證實離子通過生物膜的滲透過程和有機體內細胞壁對濕潤它的介質的分離過程有類似性。這一研究對生物物理、生物化學以及了解生物體內發生的物理化學過程有重要意義。
處於酸或堿溶液中的有機體薄膜會發生極化現象,即在薄膜兩麵吸附著不同符號的電荷。在本世紀初,科學界常以這種現象解釋胃腺分化的細胞所以生成鹽酸的過程,即假設胃細胞周圍存在著碳酸和氯化物。但是,這個化學反應過程在玻璃試管內絕不可能出現,因為碳酸是不易分解的最弱的一種酸。而且,這種解釋沒有得到任何物理化學上的證明。在吉拉爾德教授指導下,李書華進行了有關的研究。他試圖在試管內建立一種物理模式,以便對活細胞的物理特性作出大致的描述。
李書華著重從實驗上研究了極化膜的滲透作用,即某種電解液穿過薄膜在水中的擴散過程。在實驗兩種電解液的混合物穿過薄膜而擴散的過程中,他發現了在化學反應中不能解釋的現象。這種現象與有機體內由胃細胞形成鹽酸的例子完全相似。
李書華關於極化膜選擇滲透性的實驗研究表明,在試管內有機體惰性膜的物理性能,類似於有機體內細胞壁對濕潤它的介質的分離過程。他的實驗不僅完成了對活細胞物理特性的試管模擬,而且對胃酸形成過程中胃腺細胞的作用得到了實驗室證據,如果在有機體內進行類似實驗,是很難成功的。因此,李書華的研究,對生物物理、生物化學以及了解生物體內發生的有關現象有重要意義。
71.桂質廷巡測地磁常量和電離層
中國古代對地磁的知識處於世界領先地位,史書上有不少記載。然而,對於地磁常量的測量,中國卻很落後。從清朝末年起,陸續有俄國人、日本人、德國人、美國人及法國人在中國境內做過地磁普測,卻沒有中國人主持過這項工作。
1931年,物理學家桂質廷獲得卡內基研究院地磁部的資助,利用學校假期,在華北、華南、華西等地區進行地磁巡測。到1935年,他共測了94個點。華北地區的測量結果,發表在1933年出版的《中國物理學報》第1卷第1期上。這是中國人首次巡測自己國境內的地磁常量。
地磁場的變化與電離層的電流密切相關。桂質廷在卡內基研究院地磁部作短期研究時,就考慮在中國進行電離層探測的計劃。後來,桂質廷與他的學生宋百廉,在武昌華中大學校園內,開始常規的電離層垂直探測。當時正是戰爭時期,武漢時遭空襲,工作條件十分困難,他們盡最大努力,取得了從1937年10月至1938年6月共9個月的探測記錄,這是中國首次對電離層的常規觀測研究。
這項研究取得了兩項突破性成果:一項是桂質廷與美國科學家幾乎同時注意並報道的“擴展F層”的重要現象;另一項是桂質廷發現武漢地區F2層臨界頻率明顯超過了按緯度分布的預期值。
為了準備參加國際地球物理年,1956年,武漢大學與中國科學院地球物理研究所合作,在校園內建立地球物理觀象台,桂質廷受聘為地球物理所兼職研究員。1960年,武漢大學又建立了黃陂試驗站。從此人才輩出、碩果累累,無不凝聚著桂質廷等前輩學者的心血。
72.阿基米德檢測王冠
公元前212年,古羅馬軍隊攻陷古希臘敘拉古城,此時,一位年邁的老人正在埋頭研究問題。野蠻的士兵將老人的圖紙踩在腳下,殘暴地將其殺害。老人喊出的最後一句話是“不要弄壞我的圖”。這位老人就是古希臘著名的科學家阿基米德。
阿基米德博學多才、智慧過人,他用自己的發明創造為祖國做出了許多傑出貢獻,備受國王的信任。國王曾訓諭他的臣民說:“無論阿基米德講什麼,都要相信他。”
有一次,國正做了一隻純金的冠冕,懷疑工匠用其他的金屬混雜在王冠裏,但又找不出確實的證據和方法來檢驗。於是,他想到了才智過人的阿基米德,要求他想辦法檢查一下。阿基米德被難住了,他朝思暮想,但一直想不出辦法。