单位文秘网 2021-09-01 09:08:33 点击: 次
思想的基础。
1 对元素周期表物理本质的认识
周期表既然是一张表,就要排序,排序要有数字。最早,J. Dalton选中原子量这个数字,也顾不上追究别的因素,先排好再说。此后,大多数学者包括门捷列夫都采用“性质”来排序。虽然门捷列夫掀起了化学界对周期表的一场普遍关注,但化学性质是个种类繁多、界定含糊且很难数值化的概念。性质相似是件很难办的事。所以在不知道电子、不知道原子内部结构的整个19世纪漫长岁月里,周期表只能猜这猜那,徘徊不前。尽管真正的科学几乎总是从猜测开始,猜测极为可贵,但只有紧紧追究物理根源才能走出猜的迷津。
1.1 一场史无前例的物理学革命
从1895年Roentgen发现X射线开始,一直到1913年Bohr提出原子模型之间,一系列重大发现掀起了一场史无前例的物理学革命。人们确定了原子、分子的存在,知道了X射线、电子、放射性、光电效应、早期量子论、原子光谱……,最后对构成物质的基本单元原子有了大致正确的认识。也正是在这场世纪之交的物理学革命中,出现了理论物理学这门学科。原先认为“物理学是一门实验科学”,那时开始认识到“物理学不是一门单纯的实验科学”。不少数学家加入到理论物理學家行列中。同时也认识到虽然实验是理论的基础,但是单凭实验数据的统计拟合却不能逼近科学真理,“定量化”与正确的科学理论决不是一回事。
1.2 周期表走出猜测的关键第一步
在这场物理学革命中,荷兰律师兼业余物理学家A.Van den Broek和英国物理学家H. Moseley的工作对周期表的形成起着决定性的影响[15, 16]。1909年英国物理学家C.G. Barkla(1877~1944)发现同一元素的不同材料发出的X射线中有几条谱线是该元素的特征谱线,与其化学状态无关。1911年Rutherford根据α粒子通过铝箔、金箔的散射实验发表了原子的有核模型。一个月之后,Van den Broek就凭着他对周期表的业余研究和Rutherford的实验发表文章直接猜测原子核的核电荷Z就是该元素在周期表上的顺序号。要知道,那时其他科学家就根本没有把周期表上的顺序号当作物理量,虽说Van den Broek也是猜测,但是他第一个直指其中的物理根源。
图1 1911年著文猜想核电荷Z就是该元素在周期表上顺序号的A. Van den Broek(1870~1926,左)和用X射线散射实验来验证Van den Broek猜测的H. Moseley(1887~1915,右)
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