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第三位小数的胜利

2007-2-28 11:22

  1894年8月7日,拉姆赛给瑞利去了一封信,建议俩人一起宣布他们的新发现。经过几天准备,8月13日,他们来到了英国的科学城牛津。那时候,牛津正在召开自然科学家代表大会,各门科学家共聚一堂。他们申请出席作临时报告,要宣布一个重要的新发现。

  瑞利走上讲台,宣布他和拉姆赛发现了一种新元素。他说:“这元素到处都有,从四面八方围绕着我们,和氧气氮气一样,都是空气的组成。”他还说:“在每立方米空气中大约有15克这种气体。计算下来,在我们开会的大厅中就有几十公斤这种气体。”

  他们的报告震惊了到会的全体科学家。这是可能的吗?长期以来,人们不仅知道空气是由氧气和氮气组成的,而且还精确地测定了它们的组成比例。空气中含有0.03%的碳酸气,也早测出来了。难道还有含量高达1%的新气体,竟长期未被发现?真是不可思议!大家议论纷纷,有的赞赏,有的怀疑。

  这个问题太重要了,于是决定半年以后召开关于氩的专门讨论会。

  1895年1月31日,伦敦大学的讲堂里坐满了科学家。瑞利和拉姆赛走上讲台,详细报告了他们发现氩气的经过、实验装置和氩气的性质。

  瑞利用土烟嘴当场证明了氩气的存在,大家就更加惊奇了。

  瑞利做了一根夹层的套管,套管的外层是一根粗玻璃管,内层是8个土烟嘴接在一起,用胶粘成的一条细管子。土烟嘴就是英国人常用的那一种,表面没有上釉,因而管壁上有无数的细孔。套管夹层的两头,都用火漆封死。另外有一根管子一头通进夹层,另一头跟抽气泵相连接,可以把夹层内的气体抽掉。

  瑞利往土烟嘴管的一头通人从空气中得到的氮气,气体由另一头出来的时候就少了许多。原来一部分气体穿过土烟嘴管壁的小孔,跑进夹层,被抽气泵抽走了。

  瑞利取了1立方厘米剩下来的气体。当着大家的面称了一下,结果比1立方厘米普通的氮气重了12%~15%。

  这个实验说明什么问题呢?为什么空气中的氮气通过了土烟管会变重呢?

  解释只有一个,空气中的氮气不是纯粹的气体,而是氮气和某种更重的气体的混合物。在通过土烟管的时候,虽然它们都会透过土烟管的细孔,被抽掉一部分,但是轻的气体透过得快,重的气体透过得慢,结果在剩下的气体中,氮气占的比例减小了,氩气占的比例则大大增加了。

  物理学家瑞利当众用物理方法——扩散法,也就是他在前几个月中研究成功的新方法,分离出空气中的氩气,证明了这种新气体的存在。

  接着拉姆赛也走上了讲台,把他们用不同方法制成的氮气,当众做了各种表演实验。

  在事实面前,大会的参加者公认了他们的新发现。

  氩气的发现是从1.2508和1.2572之间的差数开始的。小数点后边第三位数字的差别引出了氩气。

  人们不禁想起100多年前的卡文迪许,他实际上已经捉住了氩气——一个小气泡,并且指出这个小气泡不跟氧气化合。但是他那时候还没有称量千分之几克的精密天平,也没有光谱分析法,他只好把这个小气泡放走了,没有能够真正的发现氩气。

  19世纪末氩气的发现是精密度的胜利,是天平的胜利,是小数点后边第三位数字的胜利。

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