第三百六十五章 天才的构想
小说：游走在晚清的乱世理工男作者：三秋空城字数：4084更新时间 : 2023-07-11 00:03:25
很多人可能只知道卢瑟福的α粒子散射实验以及原子核模型，但卢瑟福获得诺奖靠的就是对放射性的研究。
这一点和同时期另一位超超级大佬爱因斯坦很像：众人只知道爱因斯坦的相对论，大部分却不知道爱因斯坦获得诺奖靠的是光电效应这个更应该属于量子领域的成就。
卢瑟福对放射性的研究还是很深入的，他已经率先提出了放射性“半衰期”这个概念。
而欧文·理查森受汤姆逊的影响，也对射线的研究非常深入。
听完李谕的表述，理查森沉思道：“不瞒您说，我曾经考虑过院士先生的问题，但我怀疑这种射线是不是应该和太阳有关。”
李谕说：“你的猜测很容易被验证并不正确，只需要白天和夜晚各测一次射线强度就可以。”
理查森说：“院士说的对，否则也太简单了。”
卢瑟福的实验敏感性很高，说道：“我们是不是可以通过放高空气球的方式进行验证，如果随着高度升高而提升，就可以验证射线来自宇宙之中。”
李谕说：“这是试验的一步，因为高度不可能放到太空中，而且如果射线强度非常高，其变化幅度不会符合理论预期，并且很难排除地面的干扰。”
卢瑟福双眉凝起，连他也没有很好的主意了：“那要怎么验证射线来自太空？”
李谕早就有了正确的想法，他说：“需要用到天文学的一个新的概念：贯穿本领。我想你一定很熟悉，就是各种射线的贯穿能力。”
卢瑟福自然知道自己目前研究最多的领域：“γ射线的穿透能力比β射线强上百倍，β射线又比α射线强百倍。总不能比最强的γ射线还要强吧？”
地球上就可以有γ射线，要是宇宙射线只能达到这种强度，以当下的实验手段，基本不可能再验证它到底来不来自宇宙之中。
李谕说：“所以现在最关键的问题是需要排除大气吸收的影响，因为大气以外的射线，想要在地面上测出来，贯穿本领必然极大，大到足以穿过十米厚的水——也就是大体的吸收本领。但从目前已知的天然放射性元素看，没有元素的放射性能够穿过2米厚的水。”
卢瑟福什么样的人物，一点就通，立马明白了李谕的实验设想：“院士先生是要把探测仪器放在超过十米深的水下，探测射线？”
李谕点点头：“没错！”
卢瑟福讶道：“若诚如你所说，这种射线的强度恐怕比γ射线还要强数倍甚至十几倍，那是多么可怕的能量！简直颠覆过往认知！”
李谕看他表情就知道卢瑟福已经有了极大兴趣，笑道：“怎么样，要不要一起搞一把？”
卢瑟福搓了搓手，答应下来：“正好我可以设计这样的探测仪器。”
这就是李谕找卢瑟福的最大目的。
在当下时间点，论实验能力，卢瑟福如果说自己是第二，其他人想认第一都得先好好掂量掂量。
李谕又问向欧文·理查森：“阁下有兴趣吗？”
理查森同样心痒难耐：“承蒙院士先生邀请！”
宇宙射线后来可是基本粒子研究的源泉，价值非常高。历史上单单宇宙射线的发现就在1936年获得了一块诺奖。
卢瑟福这些人当然知道其重要意义。
李谕作为试验牵头人，给理查森安排了任务：“为了排除怀疑与干扰，我们仍旧需要进行高空实验，这件事先生需要费费心。”
理查森说：“没问题，我先要做的排除掉太阳的干扰。”
开尔文勋爵、哈金斯会长以及卡文迪许实验室主任汤姆逊听完，很受震撼。
汤姆逊说：“不得了，如果真的证明射线来自宇宙，我甚至无法想象用什么语言形容！”
哈金斯会长说：“的确无法想象，或许李谕会证明，射线是整个宇宙中极为广泛的存在，地球上的射线不过冰山一角。”
实验持续时间不会很短，李谕要在伦敦呆最少一两个月时间。
按照李谕设计的实验计划，理查森的任务排在前面。
正好卢瑟福要去英国皇家学会汇报自己在加拿大麦克希尔大学近些年关于镭元素放射性研究的工作，这才是他此次来英国的主要任务。
卢瑟福工作内容，大体就是说镭元素会放射出热量（γ射线），说明原子内部含有能量；并且还有关于他提出的“半衰期”理论。
其实这就是卢瑟福四年后赖以获得诺贝尔化学奖的成果。
李谕作为英国皇家学会外籍院士，自然有资格参加这场报告。
同时与会的还有开尔文勋爵、哈金斯会长、瑞利爵爷等一大票英国科学界大人物。
李谕同他们来到皇家学会的礼堂，这里虽然不算大，不过影响力却一直很大。
里面的布置很像各位在电视里看到的英国议会：报告人坐在一张桌子旁，四周是阶梯式的座位。
开尔文勋爵和哈金斯会长邀请李谕坐在了他们身旁。
在报告开始前，大家已经知道了大体的内容，尤其是其中还有关于半衰期测量地球年龄的创举。
这也是第一次有人提出此种办法。
卢瑟福的这个报告含金量真的很足。
当下没什么太多手段，想要测量元素的半衰期难度极大。但卢瑟福又天才般的构想出了一个方案，而且是非常简单粗暴的方案：靠人力去数单位时间内有多少原子放射出的α粒子！
只要是数出来这个数值，元素的半衰期就知道了。
卢瑟福是在加拿大完成的这项研究，他和助手盖革（就是盖革计数器的那个盖革）设计了一个巧妙的实验，可以让一个α粒子放大成能够被探测到的电流。
他由此知道了镭元素的放射速率。
卢瑟福甚至还用试验估算出了基本电荷为1.55×10的-19次方库伦，现代数值是1.6。只有3%的误差，真心佩服到五体投地。
要知道测量基本电荷后来也是一项诺奖哦！（当然那时密立根的试验更加精巧。）
卢瑟福测出镭元素的半衰期是1500年左右，他敏锐地感觉到有问题：1500年就衰变掉一半，那经过3万年，就只剩下1/2的20次方！
也就是不到百万分之一，几乎可以忽略不计。
地球的年龄不可能3万年都没有吧？
自然界中怎么还会有这么多的镭？真要是存在了几千万年的话，应该早就衰变光了。
对于卢瑟福来说，只能靠猜。
他设想镭元素不仅在衰变，而且也在产生：镭是其他元素衰变的产物。
最有可能衰变成镭的就是铀和钍，因为它们总和镭一起出现在矿物里面。
卢瑟福倾向于认为是铀元素衰变产生的能力，因为铀矿里面的镭含量多。
反正又是天才的设想。
通过铀元素的半衰期（卢瑟福猜测是几亿年，实际上是45亿年），卢瑟福估计地球的年龄是几亿年。
虽然和后世差距不小，不过他的思路却极富开创性。
后世考古研究中常用的碳14测量法，原理和卢瑟福是一样的。
以上这些天才的思路，却和开尔文勋爵的理论相悖。
开尔文勋爵曾经通过热力学方法，估算地球的年龄是2400万年到1亿年。
他的办法同样简单粗暴：他认为地球最初就是一个岩浆星球，然后温度慢慢降低。只要知道了初始温度、导热系数、温度梯度，就可以估算出地球的年龄。
瑞利爵爷是个好脾气，对开尔文勋爵说：“勋爵，如果台上这个年轻人是对的，那么你就是错的。”
开尔文勋爵说：“那我倒要听听到底有没有瑕疵。”
开尔文勋爵此时尚且不相信卢瑟福的理论，去年他还质疑过居里夫人的研究，认为元素会自发转变是无稽之谈。
——的确有点难为老爷子，他接受原子理论已经很不容易，现在马上又有人解释元素的衰变！
现在的年轻人真是越来越离谱！
其实卢瑟福也很紧张，尤其是看见台下的开尔文勋爵后。
以开尔文勋爵的资历，如果站起来反对，卢瑟福肯定收不了场。
李谕却好整以暇坐在一旁看戏。
不是他不想帮卢瑟福，而是亲眼见到大佬互撕太难得了！
并且李谕知道，卢瑟福实际是个八面玲珑的人，这个场面应该hold住。
卢瑟福咽了口吐沫，深呼一口气后开始了自己的报告，途中时不时偷偷看一眼开尔文的反应。
开尔文虽然年纪有点大，精神不像普通人那么好，有时候仿佛就像睡着一样。可一旦卢瑟福讲到关键地方，就立刻坐直身子，两眼炯炯有神。
而卢瑟福一看到他的目光就更加紧张。
他灵机一动，突然直接说道：“在座各位一定早已知道，开尔文勋爵已经计算出无热源情况下的地球年龄，他预言性的见解正是我们今天在这里讨论镭的原因！没有他，就没有我的研究！”
卢瑟福这句话一出，开尔文勋爵果然神色大好，忍不住嘴角笑了出来。
李谕心中感慨：不愧是幼儿园园长！
要是换成居里夫人在台上，可能现在已经是火星撞地球。
此后的报告就一帆风顺。
结束后，李谕第一个带头鼓起了掌。
然后对开尔文勋爵说：“勋爵，您现在接受原子转变的理论没？”
开尔文勋爵摇了摇头：“至少目前无法完全赞同。”
李谕笑道：“我们要不要打个赌？”
“和我打赌？我可从来没有输过！哈金斯会长可以作证，他输给了我不知道多少上好古巴雪茄。”开尔文勋爵说。
哈金斯会长说：“我的确可以作证。”
李谕却不怕：“我赌你用不了多久，就会接受卢瑟福的放射理论，时间不会超过三个月。”
开尔文勋爵问道：“赌注是什么？”
李谕说：“一个英镑，怎么样？”
开尔文勋爵不假思索道：“好，一言为定！”
(本章完)
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这一点和同时期另一位超超级大佬爱因斯坦很像：众人只知道爱因斯坦的相对论，大部分却不知道爱因斯坦获得诺奖靠的是光电效应这个更应该属于量子领域的成就。
卢瑟福对放射性的研究还是很深入的，他已经率先提出了放射性“半衰期”这个概念。
而欧文·理查森受汤姆逊的影响，也对射线的研究非常深入。
听完李谕的表述，理查森沉思道：“不瞒您说，我曾经考虑过院士先生的问题，但我怀疑这种射线是不是应该和太阳有关。”
李谕说：“你的猜测很容易被验证并不正确，只需要白天和夜晚各测一次射线强度就可以。”
理查森说：“院士说的对，否则也太简单了。”
卢瑟福的实验敏感性很高，说道：“我们是不是可以通过放高空气球的方式进行验证，如果随着高度升高而提升，就可以验证射线来自宇宙之中。”
李谕说：“这是试验的一步，因为高度不可能放到太空中，而且如果射线强度非常高，其变化幅度不会符合理论预期，并且很难排除地面的干扰。”
卢瑟福双眉凝起，连他也没有很好的主意了：“那要怎么验证射线来自太空？”
李谕早就有了正确的想法，他说：“需要用到天文学的一个新的概念：贯穿本领。我想你一定很熟悉，就是各种射线的贯穿能力。”
卢瑟福自然知道自己目前研究最多的领域：“γ射线的穿透能力比β射线强上百倍，β射线又比α射线强百倍。总不能比最强的γ射线还要强吧？”
地球上就可以有γ射线，要是宇宙射线只能达到这种强度，以当下的实验手段，基本不可能再验证它到底来不来自宇宙之中。
李谕说：“所以现在最关键的问题是需要排除大气吸收的影响，因为大气以外的射线，想要在地面上测出来，贯穿本领必然极大，大到足以穿过十米厚的水——也就是大体的吸收本领。但从目前已知的天然放射性元素看，没有元素的放射性能够穿过2米厚的水。”
卢瑟福什么样的人物，一点就通，立马明白了李谕的实验设想：“院士先生是要把探测仪器放在超过十米深的水下，探测射线？”
李谕点点头：“没错！”
卢瑟福讶道：“若诚如你所说，这种射线的强度恐怕比γ射线还要强数倍甚至十几倍，那是多么可怕的能量！简直颠覆过往认知！”
李谕看他表情就知道卢瑟福已经有了极大兴趣，笑道：“怎么样，要不要一起搞一把？”
卢瑟福搓了搓手，答应下来：“正好我可以设计这样的探测仪器。”
这就是李谕找卢瑟福的最大目的。
在当下时间点，论实验能力，卢瑟福如果说自己是第二，其他人想认第一都得先好好掂量掂量。
李谕又问向欧文·理查森：“阁下有兴趣吗？”
理查森同样心痒难耐：“承蒙院士先生邀请！”
宇宙射线后来可是基本粒子研究的源泉，价值非常高。历史上单单宇宙射线的发现就在1936年获得了一块诺奖。
卢瑟福这些人当然知道其重要意义。
李谕作为试验牵头人，给理查森安排了任务：“为了排除怀疑与干扰，我们仍旧需要进行高空实验，这件事先生需要费费心。”
理查森说：“没问题，我先要做的排除掉太阳的干扰。”
开尔文勋爵、哈金斯会长以及卡文迪许实验室主任汤姆逊听完，很受震撼。
汤姆逊说：“不得了，如果真的证明射线来自宇宙，我甚至无法想象用什么语言形容！”
哈金斯会长说：“的确无法想象，或许李谕会证明，射线是整个宇宙中极为广泛的存在，地球上的射线不过冰山一角。”
实验持续时间不会很短，李谕要在伦敦呆最少一两个月时间。
按照李谕设计的实验计划，理查森的任务排在前面。
正好卢瑟福要去英国皇家学会汇报自己在加拿大麦克希尔大学近些年关于镭元素放射性研究的工作，这才是他此次来英国的主要任务。
卢瑟福工作内容，大体就是说镭元素会放射出热量（γ射线），说明原子内部含有能量；并且还有关于他提出的“半衰期”理论。
其实这就是卢瑟福四年后赖以获得诺贝尔化学奖的成果。
李谕作为英国皇家学会外籍院士，自然有资格参加这场报告。
同时与会的还有开尔文勋爵、哈金斯会长、瑞利爵爷等一大票英国科学界大人物。
李谕同他们来到皇家学会的礼堂，这里虽然不算大，不过影响力却一直很大。
里面的布置很像各位在电视里看到的英国议会：报告人坐在一张桌子旁，四周是阶梯式的座位。
开尔文勋爵和哈金斯会长邀请李谕坐在了他们身旁。
在报告开始前，大家已经知道了大体的内容，尤其是其中还有关于半衰期测量地球年龄的创举。
这也是第一次有人提出此种办法。
卢瑟福的这个报告含金量真的很足。
当下没什么太多手段，想要测量元素的半衰期难度极大。但卢瑟福又天才般的构想出了一个方案，而且是非常简单粗暴的方案：靠人力去数单位时间内有多少原子放射出的α粒子！
只要是数出来这个数值，元素的半衰期就知道了。
卢瑟福是在加拿大完成的这项研究，他和助手盖革（就是盖革计数器的那个盖革）设计了一个巧妙的实验，可以让一个α粒子放大成能够被探测到的电流。
他由此知道了镭元素的放射速率。
卢瑟福甚至还用试验估算出了基本电荷为1.55×10的-19次方库伦，现代数值是1.6。只有3%的误差，真心佩服到五体投地。
要知道测量基本电荷后来也是一项诺奖哦！（当然那时密立根的试验更加精巧。）
卢瑟福测出镭元素的半衰期是1500年左右，他敏锐地感觉到有问题：1500年就衰变掉一半，那经过3万年，就只剩下1/2的20次方！
也就是不到百万分之一，几乎可以忽略不计。
地球的年龄不可能3万年都没有吧？
自然界中怎么还会有这么多的镭？真要是存在了几千万年的话，应该早就衰变光了。
对于卢瑟福来说，只能靠猜。
他设想镭元素不仅在衰变，而且也在产生：镭是其他元素衰变的产物。
最有可能衰变成镭的就是铀和钍，因为它们总和镭一起出现在矿物里面。
卢瑟福倾向于认为是铀元素衰变产生的能力，因为铀矿里面的镭含量多。
反正又是天才的设想。
通过铀元素的半衰期（卢瑟福猜测是几亿年，实际上是45亿年），卢瑟福估计地球的年龄是几亿年。
虽然和后世差距不小，不过他的思路却极富开创性。
后世考古研究中常用的碳14测量法，原理和卢瑟福是一样的。
以上这些天才的思路，却和开尔文勋爵的理论相悖。
开尔文勋爵曾经通过热力学方法，估算地球的年龄是2400万年到1亿年。
他的办法同样简单粗暴：他认为地球最初就是一个岩浆星球，然后温度慢慢降低。只要知道了初始温度、导热系数、温度梯度，就可以估算出地球的年龄。
瑞利爵爷是个好脾气，对开尔文勋爵说：“勋爵，如果台上这个年轻人是对的，那么你就是错的。”
开尔文勋爵说：“那我倒要听听到底有没有瑕疵。”
开尔文勋爵此时尚且不相信卢瑟福的理论，去年他还质疑过居里夫人的研究，认为元素会自发转变是无稽之谈。
——的确有点难为老爷子，他接受原子理论已经很不容易，现在马上又有人解释元素的衰变！
现在的年轻人真是越来越离谱！
其实卢瑟福也很紧张，尤其是看见台下的开尔文勋爵后。
以开尔文勋爵的资历，如果站起来反对，卢瑟福肯定收不了场。
李谕却好整以暇坐在一旁看戏。
不是他不想帮卢瑟福，而是亲眼见到大佬互撕太难得了！
并且李谕知道，卢瑟福实际是个八面玲珑的人，这个场面应该hold住。
卢瑟福咽了口吐沫，深呼一口气后开始了自己的报告，途中时不时偷偷看一眼开尔文的反应。
开尔文虽然年纪有点大，精神不像普通人那么好，有时候仿佛就像睡着一样。可一旦卢瑟福讲到关键地方，就立刻坐直身子，两眼炯炯有神。
而卢瑟福一看到他的目光就更加紧张。
他灵机一动，突然直接说道：“在座各位一定早已知道，开尔文勋爵已经计算出无热源情况下的地球年龄，他预言性的见解正是我们今天在这里讨论镭的原因！没有他，就没有我的研究！”
卢瑟福这句话一出，开尔文勋爵果然神色大好，忍不住嘴角笑了出来。
李谕心中感慨：不愧是幼儿园园长！
要是换成居里夫人在台上，可能现在已经是火星撞地球。
此后的报告就一帆风顺。
结束后，李谕第一个带头鼓起了掌。
然后对开尔文勋爵说：“勋爵，您现在接受原子转变的理论没？”
开尔文勋爵摇了摇头：“至少目前无法完全赞同。”
李谕笑道：“我们要不要打个赌？”
“和我打赌？我可从来没有输过！哈金斯会长可以作证，他输给了我不知道多少上好古巴雪茄。”开尔文勋爵说。
哈金斯会长说：“我的确可以作证。”
李谕却不怕：“我赌你用不了多久，就会接受卢瑟福的放射理论，时间不会超过三个月。”
开尔文勋爵问道：“赌注是什么？”
李谕说：“一个英镑，怎么样？”
开尔文勋爵不假思索道：“好，一言为定！”
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