天才簡史（外國） 【天才簡史-查德威克】盧瑟福親傳弟子，催生原子彈的天才，氣場堪比愛因斯坦

視頻開始前 先給大家看看本期主角的照片 你認識他是誰嗎? 先不著急說他的學術貢獻 單論這顏值那也是百裏挑一了呀 其實啊 物理學家們年輕時候的顏值都非常可以 看看普朗克 愛因斯坦年輕的時候 不用說是物理學家了 說他們是影視明星都有人信呢 今天我們要講的這位 也是一位妥妥的顏值實力派 但這位科學家受過霸凌 坐過監獄 而他所發現的東西 你肯定是耳熟能詳 無論是物理課本還是化學課本 肯定都會跟你提起他的偉大發現 人們能夠製造出原子彈 也與他的發現息息相關 這個人名叫詹姆斯·查德威克 發現中子的科學家 1891年 查德威克出生於英國柴郡 他的童年和其他孩子很不一樣 上學時期 他在班裡面沉默寡言 屬於那種極其內向的學生 別人在熱火朝天的玩耍時 他只喜歡坐在角落裡琢磨數學 在其他同學眼中 他就像是一個怪人 由於不善言辭 他經常會被其他同學欺負 對於這種情況 他往往只是忍氣吞聲 學校裡有一個高齡同學 總是喜歡一而再再而三地欺負他 有一次查德威克忍無可忍了 拿起石頭把那高齡同學砸得頭破血流 龍有逆鱗 處之必死 這就是得罪老師人的下場 那個高齡同學惹到的 正是一條真龍 用不了多久 全英國所有的學校都將明白 查德威克這個名字的分量 1908年 刻苦學習的查德威克以優異的成績考入了 曼徹斯特大學的數學系 但他仍舊保持著中學時期沉默寡言的性格 周圍的同學都忙著交友戀愛的時候 他卻總是坐在自己的房間裡 鑽研書本知識 此時 大物理學家盧瑟福 正在這所大學裡任職教授 這可是一個實打實的諾貝爾獎獲得者 查德威克有次旁聽了一些盧瑟福的授課 然後不知他是出於對盧瑟福的崇拜 還是突然對物理學有了興趣 他選擇了從數學系改到物理系 跟著盧瑟福學習 盧瑟福也發現這個學生學習非常刻苦 而且對物理學有著自己的想法 便非常重視他 查德威克一畢業 就被盧瑟福邀請為自己的助手 並且在工作兩年後獲得了碩士學位 隨後 查德威克通過阿爾法射線 穿過金屬鉑片發生片離這些實驗 獲得了英國政府頒發的國家獎學金 查德威克選擇利用這筆獎學金 前往德國柏林留學 追隨大物理學家蓋格 我想蓋格這個名字同學們應該也不陌生 探測電力輻射的蓋格技術器 就是他所發明的 一切看上去都是那麼的順利 但天有不則風雲 一場災難很快從天而降 1914年 歐洲陷入了一戰的漩渦當中 而英國與德國恰好又是一戰當中的主要交戰國 正在德國留學的英國人查德威克 被認定為了間諜 他的處境十分不妙 朋友們都勸他趕快跑 查德威克很顧慮 實驗儀器都在德國 他不願意立即停下手中的實驗而返回 結果一拖再拖耽誤了時機 不幸被德國給抓住了 在獄中 德國人對查德威克軟硬兼施 逼迫他承認自己是英國派來的間諜 所幸查德威克一直堅持否認 如果他當時承認了 一個天才物理學家可能就此沒了 在查德威克被關押後不久 監獄中又關進了一個名叫 埃里斯的英國軍官 他和查德威克成為了朋友 由於在獄中無職可做 查德威克就教埃里斯原子物理 結果日復一日的傳授 竟讓埃里斯出獄後也成了一個物理學家 查德威克對科學的執著打動了德國同行 他們在查德威克所在的監獄裡 專門組建了一個實驗室供他進行研究 這座實驗室建立在一座廢舊的馬棚裡 到處充斥著馬糞的氣味 但查德威克不嫌棄 只要投入科學研究 他會立刻達到忘我的境界 無視周圍破爛的景象和刺鼻的氣味 當第一次世界大戰德國戰敗後 查德威克終於可以回到自己祖國 他繼續追隨自己當初的老師盧瑟福 盧瑟福對查德威克遭遇感到同情 將他放在身邊繼續協助自己研究 當盧瑟福成為了當時世界最頂尖科研機構 卡文迪許實驗室的主任時 他將查德威克也調到了那裡工作 一切都開始好轉了 查德威克也在這段時間收穫了自己的愛情 查德威克肯定不是那種會主動戀愛的人 但一個名叫布朗的女孩看中了他的才華 主動對其出擊 後來兩人走上了婚姻殿堂 有一次他和妻子出去釣魚時 他一直都坐在岸邊專心地思考著物理問題 妻子走過來發現查德威克手上釣魚竿怎麼沒了 查德威克這才反應過來 由於思考問題太過於專注 魚咬住垂釣線後 把釣魚竿都拖下水了 自己竟沒有發現 我們接著把目光轉回到查德威克的研究工作中 盧瑟夫通過實驗發現 原子的結構就像是一個太陽系一樣 一個帶正電荷的原子核 處在原子的正中心 而帶有負電荷的電子 圍繞著這個中心快速地運轉著 然後他又發現了質子 認為這種帶有正電荷的粒子 就是原子核的組成單位 然而 盧瑟夫還發現原子核裡質子的質量 要比原子核的總質量要小 這也說明原子核當中除了質子 應該還有其他的粒子 盧瑟夫猜測 原子核中是不是也存在電子 帶有負電的電子與帶有正電的質子產生吸附 從而使得某些質子呈現了電中性 變成了一種新粒子 盧瑟夫畢竟是當時非常有權威的一位科學家 他的猜想引起了人們對他口中這種 電中性粒子的探索 盧瑟夫在當時應該不會想到 成功探索到這種電中性粒子的人 正是自己的徒弟查德威克 得知盧瑟夫的想法後 查德威克找到了自己新的研究目標 經過了12年的曲折摸索 他終於走向了成功 1928年 德國物理學家伯特在進行實驗時 發現用α粒子轟擊皮之後 皮原子會放射出一種射線 這種射線的穿透力極強 甚至足以穿過幾釐米厚的鉛板 能夠擁有這麼大的穿透力 伯特認為這種射線只有可能是γ射線了 也就是當時已知頻率最高的電磁波 巴里雷研究所的悅裏奧·居里夫婦 得知這個消息時 馬上也進行了實驗 要注意 這個居里夫婦可不是發現了雷元素的 那個居里夫人以及她的丈夫 這對夫妻也姓居里 但他們在居里夫婦之後 雖始稱小居里夫婦 但是雷研究所這座實驗室 是當年居里夫人留下的 所以他們用的 也是當初居里夫人使用的實驗設備 小居里夫婦在實驗室 獲得了與伯特相同的結果 然後他們又使用這種射線 去照射一個石蠟板 結果令人很驚訝 石蠟板受到這種射線的撞擊後 居然被打出了質子 這有多不可思議啊 γ射線撞擊出質子 這就好比 你扔出一個乒乓球 結果把前面一個非常重的鐵球撞飛了一樣 這可真是非常離譜 單靠電磁波能量 怎麼可能撞擊出一個粒子呢 小居里夫婦想不明白究竟是怎麼回事 他們只能解釋說 這應該是一種比較特殊的γ射線 與此同時 查德威克為發現中子進行了大量的實驗 但仍舊沒有什麼收穫 得知小居里夫婦的實驗後 他立即想到了這種射線 這會不會就是自己一直以來在尋找的中子 他再次進行了實驗 查德威克使用雲室 對射線的靜機進行精確測量 通過這種射線對氫核與氮核的轟擊 他發現這種射線的速度還不及光速的十分之一 而γ射線的速度是光速 所以這種射線絕不可能是γ射線 說它是一種實物的粒子射線 反倒更合理 後來查德威克又得出 這種粒子的質量和質子大致相同 這樣的話 它能撞飛質子的問題就得解釋了 質量相當的鐵球撞擊另一個鐵球 當然能撞出去了 他在《自然》中發表了一篇文章 上面說道 如果我們假設這種發射性物質 是一種不帶電的粒子 那麼一切的難題都將迎刃而解 而這種粒子 就是與質子共存於原子核的電中性粒子 因為這一結果 查德威克成功獲得了1935年的諾貝爾物理學獎 1945年北奉為爵士 有人說 查德威克發現中子是因為幸運 但他們卻沒有注意到 查德威克為發現中子做了十多年的準備 他進行了大量的實驗 在小距離夫婦實驗之前 就清楚這種粒子應當具有的一些特徵 成功總是留給有準備的人 當這個機會從天上掉下來時 查德威克才能輕鬆地接觸它 走向成功 中子的發現對於人類來說意義重大 正是中子發現以後 人們開始利用它來轟擊原子核 結果發現了有原子核的裂變 最終研製出了原子彈 而原子彈爆炸的臨界質量 也就是維持核裂變反應至少需要多少克的油 也是查德威克首先計算出的 講到這兒了 我不得不提一下 我們中國的科學家王感昌先生 其實 王感昌當時在瞭解到伯特的實驗時 也想到了發射出的可能不是電磁波 因為電磁波是穿不過千瓣的 王感昌獲悉到伯特當時是在使用鈣鎬技術器 對射線進行檢測時 他馬上建議他導師用雲試來做這個實驗 因為通過雲試可以清楚地看到粒子的靜靜 更加確定射線的屬性 但他的老師覺得沒意義 於是就沒有同意 直到查德威克於1932年 用雲試重新進行了這個實驗 並成功發現中子時 導師才後悔莫及 如果當初導師聽了王感昌的話 進行了雲試實驗 王感昌或許也能走上諾貝爾獎的領獎臺 可惜 歷史沒有如果 不過王感昌即便沒能獲得諾獎 也是非常非常厲害的 往期的視頻已經做過王老的視頻了 在評論區置頂 大家感興趣的話可以看看 1974年7月24日 查德威克離開了人世 縱觀他的一生 他始終專注於學問 甚至說學問就是他生命的意義 重理性情感型 這可能在一些人看來很無趣 如果放到現在 他可能會被很多人定義為直男 直男這個詞本身沒有什麼貶義 但隨著互聯網信息的影響 這個詞多多少少還有了一點貶義 我認為每個人都可以有每個人的活法 有些人就是看待事物比較理性 無論是生活愛情學問 總是能以分析的方式去看待 這種想法非但不是錯的 就長遠來看 這種生活態度還是有益的 這些人值得學習 沒有必要關於一個貶義的生活 像查德威克這樣專注於學術 最終造福於人類的人 我是非常佩服的 你們還知道哪些像查德威克這樣專注學術的 內向性科學家嗎 評論區就交給各位大佬了