诺贝尔物理学奖百年回顾

    20世纪，物理学成就辉煌．诺贝尔物理学奖，从一个侧面纪录了当代最优秀物理学家奋斗的足迹．值此世纪交替之际，我们编写这篇文章，对诺贝尔物理学奖作百年回顾，以飨读者。

 

1901年

 

    伦琴（Wilhelm  Conrad  Rontgen l845～1923）因发现伦琴射线（即通常所说的X射线）以及对伦琴射线性质的研究，获得了第一届(1901年度）诺贝尔物理学奖．

    1895年11月8日，当伦琴用克鲁克斯管做实验时，发现工作台上的氰亚铂酸钠纸屏能发出荧光．他分别用纸和书本遮住纸屏，纸屏仍然发光．使伦琴更为惊讶的是，当他把手放在纸屏前时，纸屏上留下了手骨的阴影．经过反复的实验，伦琴认为从克鲁克斯管中放出的是一种穿透力极强的射线，并把它命名为“X射线”（因为当时伦琴并不明白这种射线的本质，故用数学上经常使用的未知数符号X来命名．现在我们知道，X射线就是波长大约在0．01～50埃之间的电磁波）．此后，伦琴发表了《关于一种新射线的初步报告人《论一种新型的射线》、《关于X射线的进一步观察》等一系列研究论文．伦琴还进行了X射线光源的研制，制成了第一个X射线管．

    伦琴射线是人类发现的第一种“穿透性射线”，它能穿透普通光线所不能穿透的某些材料．在初次发现时，伦琴就用这种射线拍摄了他夫人的手的照片，显示出手的骨骼结构，这在社会上引起了很大的轰动．如今，X射线已得到了广泛的应用．例如，在医疗中广泛应用X射线作人体的透视；在工业中应用它作零件探伤等．

    为纪念伦琴对物理学的贡献，后人将X射线命名为伦琴射线，并以伦琴的名字作为X射线和r射线等的照射量单位．

 

1902年

 

    洛仑兹（Hendrik Antoon Lorentz  1853～1928）与塞曼（Pietr Zeeman 1865～1943）因研究磁场对辐射现象的影响、发现塞曼效应，分享了1902年度诺贝尔物理学奖。

    1896年，塞曼利用一半径为10英尺的凹形罗兰光栅来观察处于强磁场中的钠火焰的光谱，发现光谱线在磁场中发生了分裂，这就是塞曼效应．洛仑兹用他自己所提出的经典电子理论部分地解释了这种效应。随后，塞曼又用实验证明了洛仑兹的推断。

    塞曼效应是19世纪末至20世纪初实验物理学中最重要的成就之一，是继1845年法拉第发现“法拉第效应”和1875年克尔发现“克尔效应”之后，物理学家发现的磁场对光有影响的第三个实例．它从实验角度为光的电磁理论提供了一个重要的证据，同时，塞曼效应也证实了电子论在理解光谱和原子结构方面的正确性，大大拓宽了这方面的实验研究领域．另外，塞曼效应的发现也可以说是1896～1897年间电子的4次独立发现之一，因为对于塞曼效应中辐射的负电粒子，塞曼计算的荷质比与汤姆逊在偏转实验中确定的电子的荷质比是一致的。

    洛仑兹是塞曼的老师．1885年，当塞曼进入莱顿大学时，他就在洛仑兹和昂尼斯的指导

下学习物理学．洛仑兹是近代卓越的理论物理学家，除了磁光方面的贡献外，他还补充和发展了经典的电磁学理论，创立了经典的电子论；确定了电子在磁场中所受的力，即“洛仑兹力”；提出了“洛仑兹变换”，为爱因斯坦创建“狭义相对论”开辟了道路．爱因斯坦称洛仑兹为“我们时代最伟大、最高尚的人”；为了纪念洛仑兹的卓著功勋，荷兰政府决定从1945年起，把他的生日定为“洛仑兹节”。

 

1903年

 

    贝克勒尔（Antoine Henri Becquerel 1852～1908）因发现天然放射性、皮埃尔·居里（Pierre Curie 1859～1906）和玛丽·居里（Marie Curie 1867～1934）夫妇因在放射学方面的深入研究和杰出贡献，共同获得了1903年度诺贝尔物理学奖．

    1896年3月，贝克勒尔发现，与双氧铀硫酸钾盐放在一起但包在黑纸中的照相底板被感光了．他推测这可能是因为铀盐发出了某种未知的辐射．同年5月，他又发现纯铀金属板也能产生这种辐射，从而确认了天然放射性的发现．后来，居里夫妇将其称为“放射性”．现在，我们称其为天然放射性．尽管贝克勒尔当时错误地认为它是某种特殊形式的荧光，但天然放射性的发现仍不愧是划时代的事件，它打开了微观世界的大门，为原子核物理学和粒子物理学的诞生和发展奠定了实验基础．

    居里夫妇对放射性进行了深入研究．居里夫人在所研究的各种放射性矿物质中，发现沥青铀矿的放射性要比铀盐的强几倍．她认为在沥青铀矿中一定含有某种未知的、放射性很强的元素．于是，她和她的丈夫皮埃尔·居里在实验室中用化学方法和测定放射性的手段，在成吨的沥青铀矿中艰辛地寻找这种微量的未知元素．1898年7月，居里夫妇发现了放射性元素外；同年12月，他们又发现了放射性元素镭．

    此后，他们花了4年的时间研究镭的放射性，并从8吨铀矿残渣中成功提炼出0．l克的镭盐，从而得以测定它的原子量．由于辖的放射性强度比钢高200万倍，它的发现有力地推动了放射性现象的研究，开创了原子时代．

    值得一提的是，在1906年皮埃尔·居里车祸身亡后，居里夫人强忍悲痛，继续从事放射性研究．1910年，她分离出0．l克纯镭金属，并确定了镭发射的B射线就是电子束流．由于居里夫人取得的这些重大成果，1911年她再度被授予诺贝尔化学奖，成为第一个在不同学科领域获得两次诺贝尔奖的科学家．居里夫人的忘我献身精神、严格的科学态度和她的成就一样，受到世界科学界的广泛推崇．后人将放射性强度的单位命名为居里．

 

1904年

 

    瑞利（Lord John William Strutt Rayleigh 1842～1919）因发现稀有元素“氩”和在气体密度精确测量方面所作出的贡献，获得了1904年度诺贝尔物理学奖．

    1894年8月13日，当英国科学家在牛津开会时，瑞利和化学家拉姆赛（因发现氖、氩、氪等隋性气体获1904年诺贝尔化学奖）在大会上宣布他们发现了一种新的气体元素．这种新的气体和氧、氮等一样都是大气的组成部分，但是它几乎不和任何元素发生反应，因此他们将其命名为氨（Argon，意即不活泼）．

    事实上，在发现氩气以前，瑞利已花了20年的时间精确测量各种气体的密度．1892年，在测定氮气密度的实验过程中，他发现用从空气中得到的氮气测得的密度为1．2572克／升，而用从氨气中得到的氮气测定的密度为l．2408克／升，两者相差0．0064克／升．此后，瑞利又进行了多次实验都得到了相同的结论．拉姆赛认为，空气中含有一种未知的较重的气体，这种气体混在氮气中，使它密度变大了．两人又用不同的方法收集了这种未知气体，并进行了光谱分析，发现在光谱中出现了已知空气成分中的元素所没有的新谱线，这就说明未知气体是一种还没有被发现的新气体，氢气就这样被发现了．

    瑞利在声学、振动、光学理论及热辐射等方