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第37章 尤里的故事

哈罗德?克莱顿?尤里(HafoldClaytonUrey,1893~1981),美国宇宙化学家、物理学家。出生在美国印第安纳州的农民家庭,在蒙大拿州立大学获生物学学士,30岁时获得了博士学位。先后在约翰?霍普金斯、哥伦比亚大学任教。1931年,尤里发现了氢的同位素之一氘,成为同位素化学方面公认的权威。二战期间,他成功地完成了同位素的大规模分离和重水的制造。战后,尤里受聘于芝加哥大学担任教授。他还利用高精度质谱仪检验地质和海洋中氧同位素的百分含量。尤里晚年致力于反对原子武器。

良师伯乐

尤里出身贫寒,6岁那年父亲去世了,母亲改嫁给一位牧师。尤里中学毕业后迫于生计当了三年小学老师。即使是上大学期间,经济问题仍然困扰着尤里,他没有租公寓住,而是生活在学校空地的一个帐篷里。

幸运的是,读研究生时他遇上了一位良师。1912年他师从到加利福尼亚大学伯克利分校任化学系主任的刘易斯。刘易斯并不因为尤里年龄大、化学基础较差而看轻他,相反却慧眼独识,认为在尤里身上有着独特的坚韧不拔、吃苦耐劳等农家子弟的特色,是个好苗子。他对待尤里十分亲切。当时刘易斯自己正在研究有关氢元素和水的课题,这直接影响了尤里后来的研究方向。

1946年3月23日,刘易斯逝世。在下葬的那一天,唁电从世界各地雪片似的飞到伯克利市。刘易斯的学生纷纷加入到为刘易斯教授送葬的行列:尤里——1934年诺贝尔化学奖得主;乔克——1949年诺贝尔化学奖得主;西博格——1951年诺贝尔化学奖得主;科比——1960年诺贝尔化学奖得主;开尔文——1961年诺贝尔化学奖得主。

这也许是最荣耀的送葬队伍了。正是这位伟大的“伯乐”,造就了伟大的尤里。

氘:惊世大发现

同位素这个词是索迪于1911年开始使用的。很多元素的同位素相继被发现,但是人们在氢面前却一直碰壁。前后十几年的时间,一直没有肯定的结果。

1931年年底,尤里有了这个石破天惊的发现。

他和他的助手们把4升液态氢缓慢蒸发,最后只剩下几立方毫米液态氢,结果在氢原子光谱的谱线中,得到了一些新谱线,它们的位置正好与预期的质量为2的氢谱线一致,从而发现了重氢。

尤里异常高兴,专门将它命名为氘。然而这一发现却源于一个错误的预测。

1931年,物理学家伯奇和天体物理学家门泽尔首先提出一个假说,“氢除含有原子量大约为1的一些原子外,还含有原子量大约为2的一些原子,后者的尝试约为1/4500”,正是这个假说激发了尤里的兴趣。

当尤里获得诺贝尔化学奖时,英国实验物理学家、化学家阿斯顿指出伯奇和门泽尔的测量是有错误的,他用质谱法测得的氢原子量是1.00881,代替了原来的1.0078。

尤里以他的幽默表达了对此的看法,“当我的讲演稿已经写好以后,阿斯顿用新的测量证明伯奇和门泽尔在1931年的预言是错误的。但我不想因此而修改我的讲演稿了。没有这个预言,我就不会去寻氘了。”

现在最常见的氧化氘(又名重水)最大密度的温度是11.22℃,熔点是3.82℃,沸点是101.42℃,它是制造原子弹的重要材料之一。可见,氘的发现是20世纪30年代乃至今天科学界的一件大事。尤里因此在1934年荣获了诺贝尔化学奖。可是他并未停止不前,后来还继续完成了很多重要研究工作。战后,尤里花了相当一部分精力从事宇宙化学方面的研究。他研究了地球、陨石、太阳及其他恒星的元素丰度及同位素丰度。

1953年,他与学生米勒设计了一套仪器,模拟原始地球大气的成分和条件,在甲烷、氨、氢和水蒸气混合物中连续进行了一星期的火花放电后,形成了10多种氨基酸。这说明在原始大气中产生蛋白质是可能的。这为生命起源的研究提供了一个方向。

尤里的最后10年一直致力于世界和平,临终之前,还一再强调,原子能只能用于和平目的。他多年来所进行的呼吁,得到了人们的广泛认同,没有人怀疑这颗真诚的心。

尤里的业绩将永垂于化学史上。

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