這本書講述了一門新科學(xué)的故事。從1896年毫不起眼的發(fā)現(xiàn)開始,放射性把研究者帶上了求知之路,一直來(lái)到知識(shí)和神秘的交叉地帶。是什么導(dǎo)致某些原子放出不可見的、穿透性的射線?能量從哪里來(lái)?放射性似乎能夠無(wú)限持續(xù)下去,放出巨大的能量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果迫使研究者接受一個(gè)驚人的結(jié)論——放射性物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì);瘜W(xué)元素不再是完全不變的了。許多國(guó)家的科學(xué)家,特別是在巴黎、曼徹斯特、維也納的實(shí)驗(yàn)室里的研究者,揭示了放射性蛻變的細(xì)節(jié)。他們創(chuàng)造了一門新科學(xué),采用獨(dú)特的技術(shù)和儀器,擁有專門的期刊和國(guó)際會(huì)議。空前數(shù)量的女性也進(jìn)入到這個(gè)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)最終揭示了一些有關(guān)原子和原子能量的革命性思想。這種興奮也灑向了普通大眾,他們盼望著鐳能夠帶來(lái)奇跡。企業(yè)家創(chuàng)造了新的工業(yè),醫(yī)生發(fā)明了治療癌癥的新療法。放射性讓考古學(xué)家能夠確定文物的年代,讓氣象學(xué)家得以解釋空氣的導(dǎo)電性。他們的探索揭露了來(lái)自太空的神秘輻射。放射性深刻地改變了科學(xué)和社會(huì),也制造出許多諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。然而這個(gè)領(lǐng)域天才的研究者們最終也未能解開掩蓋在新現(xiàn)象下的謎。這個(gè)謎留給了新一代的科學(xué)家,在如何看待物理實(shí)在上,他們必須另辟蹊徑。《放射性秘史》展示了一段魅力非凡的歷史,對(duì)于想要深入了解這段科學(xué)背后故事的普通讀者和專業(yè)讀者,這本書都是那么淺顯易讀、令人興趣盎然。它不僅如實(shí)記錄了歷史,還檢查了與放射性有關(guān)的哲學(xué)問(wèn)題,將主題拓展到更寬廣的領(lǐng)域——科學(xué)的本質(zhì)。
日常生活中,我們往往感受不到放射性的存在。而每當(dāng)發(fā)生一些事件時(shí)——例如核電站泄漏、放射源丟失,我們又過(guò)分驚慌,仿佛觸到了放射性的獠牙。在20世紀(jì)初,放射性卻是個(gè)大熱點(diǎn):牙膏里、礦泉水里都號(hào)稱添加了鐳,能夠強(qiáng)身健體、延年益壽;醫(yī)院里立刻就開始利用放射性治療腫瘤;工業(yè)界試圖用它尋找石油;鐘表廠用它做熒光表盤,卻讓不幸的女工把放射性涂料舔進(jìn)了嘴里……
本書把我們帶回到那個(gè)知識(shí)與神秘交叉的時(shí)代,講清楚了放射性科學(xué)的來(lái)龍去脈,讓我們體會(huì)到科學(xué)家研究過(guò)程中的困惑、糾結(jié)與興奮。此外,本書還勾繪了那短短三十多年里放射性的眾多應(yīng)用,闡述了放射性對(duì)科學(xué)、政治和社會(huì)的深遠(yuǎn)影響。
佛說(shuō):一花一世界。此誠(chéng)不謬。1896年初,法國(guó)物理學(xué)家安托萬(wàn)-亨利?貝克勒耳(Antoine-HenriBecquerel,1852—1908)在研究鈾鹽的實(shí)驗(yàn)中,第一次發(fā)現(xiàn)了原子核的天然放射性,標(biāo)志著人類打開了窺視微觀世界的一扇窗。借此人們認(rèn)識(shí)到,看不見、摸不著,之前只是一個(gè)哲學(xué)抽象的原子,居然蘊(yùn)藏著一個(gè)神秘而復(fù)雜的“小世界”。放射性從此閃亮登場(chǎng),迅即成為物理學(xué)家、化學(xué)家競(jìng)逐的研究課題,和X射線及其他科學(xué)發(fā)現(xiàn)一道宣告了19世紀(jì)物理終結(jié)論的破產(chǎn)。濫觴于放射性的發(fā)現(xiàn),很快有關(guān)微觀世界的新學(xué)科——原子核物理和粒子物理相繼出現(xiàn),原子、原子核也在人類面前漸漸地褪下了她神秘的面紗。某些元素的不穩(wěn)定原子核會(huì)自發(fā)地放出α、β或γ射線,衰變成其他元素,我們說(shuō)這些元素具有放射性。人類目前已知的一百多種化學(xué)元素有兩千多種核素,穩(wěn)定的只占差不多十分之一,換句話說(shuō),具有放射性的占絕大多數(shù)。這其中既有造物的恩賜——天然放射性核素,也有人類的創(chuàng)造——人工放射性核素。隨著研究的深入,人們逐漸意識(shí)到,放射性不僅對(duì)原子世界非常重要,在宇宙的形成和演化過(guò)程中也扮演著重要的角色,甚至對(duì)我們賴以生存的地球也是如此。放射性除了在自然界有舉足輕重的作用外,還極大地影響到了人類生活的各個(gè)方面,如能源、軍事、醫(yī)療、工業(yè)等等,不勝枚舉。
辯證法強(qiáng)調(diào)分析事物要一分為二,對(duì)待放射性這種有巨大影響的事物更需如此。放射性是一種有趣、有益又有害的自然現(xiàn)象。核裂變?cè)诮鉀Q人類面臨的能源短缺問(wèn)題方面發(fā)揮了積極的作用,同時(shí)也帶來(lái)了毀滅性和放射性污染的風(fēng)險(xiǎn)。特別是第二次世界大戰(zhàn)中投向廣島和長(zhǎng)崎的原子彈,以及切爾諾貝利、三里島、福島等多處核電站泄漏事故,在人類的記憶里投下了巨大的陰影。如何控制好放射性這把科學(xué)的雙刃劍,使其造福人類,既是當(dāng)前政治家、科學(xué)家的責(zé)任,也是現(xiàn)在還是青少年,未來(lái)將擔(dān)負(fù)起引領(lǐng)社會(huì)進(jìn)步之責(zé)的下一代的使命。要了解放射性現(xiàn)象以及現(xiàn)象背后的機(jī)理,獲知科學(xué)家在認(rèn)識(shí)放射性過(guò)程中所經(jīng)歷的坎坷和有趣的軼事,以及由放射性引發(fā)的社會(huì)問(wèn)題等與放射性有關(guān)的方方面面,這本書就是一個(gè)非常合適的科普和科學(xué)史讀物。
本書作者瑪喬麗?C?馬利女士1976年于加州大學(xué)伯克利分校獲得科學(xué)技術(shù)史方面的博士學(xué)位,是一名出色的數(shù)學(xué)和科學(xué)史研究專家,曾擔(dān)任過(guò)美國(guó)國(guó)家歷史課程標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)委員、科學(xué)史學(xué)會(huì)教育委員會(huì)主席等職務(wù),出版了多部科普和科學(xué)史方面的著作。特別是《放射性秘史》,作為第一部反映放射性歷史的通俗讀物,受到眾多科學(xué)愛好者的好評(píng)。
本書作者雖然不是專業(yè)的科研人員,但她在寫作此書時(shí),顯然在放射性科學(xué)方面下了不少功夫,使得本書讀起來(lái)既不失科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,又簡(jiǎn)潔明了、通俗易懂,高中及以上文化程度的科學(xué)愛好者閱讀都不會(huì)有障礙。
科普工作雖然沒有明顯的短期效益,但不論是對(duì)科學(xué)本身,還是對(duì)社會(huì)進(jìn)步都是一件非常有意義的事情,也是科學(xué)工作者應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。參與翻譯和審校本書的人員均有從事理論物理研究和教學(xué)的經(jīng)歷,對(duì)書中科學(xué)內(nèi)容的把握應(yīng)該不會(huì)有太大問(wèn)題。翻譯的過(guò)程也是深讀和學(xué)習(xí)的過(guò)程,大家為翻譯本書付出了不少業(yè)余時(shí)間,前后用了近一年的時(shí)間,但就像吃川菜,有辛苦卻也很愉快。相信編輯也被我們的拖沓“折磨”得夠嗆,不再多解釋,在此表示一下歉意吧。
合作的事情無(wú)法錙銖必較,譯者順序我們采取理論物理中經(jīng)常用的辦法,按姓氏筆畫排序,既體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)精神,又表明責(zé)任均擔(dān)。最后需要說(shuō)明的是,受水平和時(shí)間的限制,疏漏、誤譯以及打印錯(cuò)誤恐難避免,真誠(chéng)地期望讀者發(fā)現(xiàn)后不吝賜教,以便找機(jī)會(huì)及時(shí)更正,避免謬傳。
喬從豐
2016年9月28日于中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
瑪喬麗·C·馬利(Marjorie C. Malley),在麻省理工學(xué)院獲得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位,在哈佛大學(xué)獲得科學(xué)教育碩士學(xué)位,在加利福尼亞大學(xué)伯克利分校獲得歷史學(xué)博士學(xué)位。有著多年的科學(xué)、數(shù)學(xué)教育經(jīng)歷,包括教學(xué)、課程開發(fā)、教學(xué)顧問(wèn)等。發(fā)表過(guò)大量文章,主題涉及放射性、熒光、科學(xué)的歷史和本質(zhì)、人物傳記等。
序/ 1
引言/ 5
第一部分 新科學(xué)
第一章 開篇/ 3
第二章 居里夫婦/ 14
第三章 盧瑟福、索迪、粒子和煉金術(shù)? / 26
第四章 放射性的地球/ 58
第五章 推測(cè)/ 64
第六章 放射性與化學(xué)/ 71
第七章 原子之內(nèi)/ 85
第八章 后續(xù)/ 95
第二部分 放射性的測(cè)量和應(yīng)用
第九章 方法和設(shè)備/ 103
第十章 放射性、醫(yī)療、生命/ 111
第十一章 新產(chǎn)業(yè)/ 123
第三部分 故事之外
第十二章 放射性的原動(dòng)力/ 137
第十三章 放射性和永存的問(wèn)題——探索未知/ 148
第十四章 發(fā)現(xiàn)的奇幻魅力/ 160
附錄1 射線與輻射術(shù)語(yǔ)表/ 166
附錄2 放射性元素家譜/ 168
附錄3 放射性難以捉摸的起因/ 174
附錄4 本書提到的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者/ 176
附錄5 放射性影響網(wǎng)狀圖/ 178
附錄6 大事記/ 179
注釋/ 186