(06)二十一世纪之光-第4部分
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国——英国。
1919年，他接受了英国剑桥大学冈维尔和凯恩斯学院的沃拉斯顿奖学
金，继续在卢瑟福教授的指导下工作，这时，卢瑟福已经就任剑桥大学卡文
迪许实验室主任，查德威克也来到了这里。
就在这一年，卢瑟福和助手们合作，用α粒子轰击氮原子核的时候发现，
氮原子核破裂以后，发射出原子量是一个带正电粒子，这种粒子被命名为质
子 （实际是氢原子核），破裂以后的氮原子核和α粒子结合成氧原子核。
卢瑟福这个实验表明，不但放射性现象会导致原子自然蜕变，从一种元
素变成另一种元素，而且可以用人工方法变革原子核，把一种元素变成另一
种元素。
在剑桥大学，查德威克自始至终都参加了卢瑟福进行的用α粒子轰击的
方法使其他轻元素嬗变的工作，并对原子核的特性和结构进行了认真的研
究。
1920年，查德威克通过对α粒子散射所进行的测量，最先测定了原子核
所带的绝对电量，即核电荷数，结果和莫塞莱的原子序数理论吻合得无与伦
比。
早在1919年，卢瑟福用氮第一次探测到核蜕变效应，查德威克站在导师
肩膀上，继续向前苦苦地求索着，终于发现了γ射线所引起的核蜕变。
因为查德威克成就卓著，他被升任为卡文迪许实验室副主任，并于1927
年当选为皇家学会会员。
事业上的巨大成功，使他深深地受到利物浦的艾林·斯图尔特·布朗小
姐的青睐，然而查德威克天生不会谈情说爱，布朗小姐只好主动发起进攻，
他才渐渐地开了窍。
1925年，34岁的查德威克和布朗小姐终成眷属。结婚以后，查德威克过
上了幸福美满的家庭生活，并在一年以后，有了一对孪生儿女。他全身心地
体会着人世间的这种天伦之乐。
查德威克喜爱养花，他把自己的实验室和居室都变成了花房，闲暇时分，
浇浇水，松松土；累了的时候，看看花，赏赏景，他满足地陶醉于花的芬芳
和花的鲜艳中。
业余时间，查德威克还喜爱和妻子一起骑上自行车，带着一对儿女，到
芳草碧连天的河边去钓鱼。可是，有好几次，当鱼把钓杆都拖到水里去了的
时候，他竟然一点也没有觉察到。
查德威克又把思绪投入到扑朔迷离的物理世界中去了。
终于发现中子
早在1896年，法国科学家柏克勒尔发现了放射性现象，当时，物理学家
们把它解释为原子核的自发衰变，这说明原子核是由许多更小的微观粒子构
成的。
本世纪20年代，人们已经知道了两种亚原子粒子：汤姆生发现的电子和
卢瑟福预言的质子。
1903年的时候，汤姆生提出了原子的“西瓜模型”。按照这个模型，原
子是由正电荷物质 （带正电流体）均匀分布在原子的整个体内，负电子则嵌
入连续正电荷中，像瓜子在西瓜中一样。
因为电子互相排斥，另一方面则向中心的正电荷处吸引，并且假定它们
会在原子内部达到一定的稳定位置。
假如这种分布是由于一些外在力量，例如两个原子在高温气体中激烈地
碰撞，电子被假设为开始环绕它们的平衡位置振动，发射出相应频率的光波。
但这个模型不能解释不同元素为什么会发出不同的光谱。
卢瑟福则通过大量的实验，开始预言质子的存在。
1919年，卢瑟福决定开始轰击原子。他想知道，能否用人工促成的方法
使一种元素转变为另一种元素。
他认为要改变元素首先要改变核上的电荷，唯一的途径是使别的原子核
同它发生非常强烈的冲撞，这就要求另一原子核具有非常高的速度。
卢瑟福选中了镭所放射的α粒子，它具有每秒几千英里的速度，这个速
度所产生的力使它成为最理想的“子弹”。
卢瑟福精心设置了实验装置，从而更好地捕捉从原子核中打出的碎块。
他在一个能充气的金属桶的中间放置一小块镭盐，镭盐不断发射α粒
子。尽管α粒子的速度很高，但在正常压力的气体中，它不断与周围气体分
子发生作用，它们约在1厘米之内静止下来，并吸引电子，从而变成普通的
氦原子。
卢瑟福在大于α粒子射程的距离外，安放一块硫化锌屏，这样他在显微
镜下看不到一点“闪光”。
他首先把桶里充满氧气，等了好长时间，没有看到闪光。
他又换用氮气充入桶内，心情异常紧张地通过显微镜观察，突然间，他
高兴得大叫一声：“闪光！”在屏幕上看到一点微弱的闪光，间隔片刻，又
见到一闪…”
卢瑟福高兴得跳了起来，因为他断定这是α粒子打击氮气后产生碎片的
闪光。
为了确定这碎片，他又借助于磁场测定碎片的质量和电荷，结果确定碎
片是氢核，后来人们称氢核为质子。
卢瑟福借此断言，质子都在原子核内，但假使原子核的质量都是由质子
构成的，那么就会有太多的正电荷。
因此，人们普遍认为，原子核中必定含有一些电子，这便中和一些质子
的电荷。因电子是极轻的粒子，所以不大会改变质量。
甚至还有人认为，电子在核内起到了类似于水泥的某种作用，它把质子
聚拢在一起，因为如果没有电子，带有同性电荷的质子就会互相排斥而飞离。
但是，从理论上看，上面的这种观点有站不住脚的地方。
倒是另外一种观点比较有理论根据，即认为原子核内可能存在一种不带
电的粒子。
卢瑟福和查德威克不知探索了多少次，他们极力想找出这种粒子，但是
都失败了。
1930年，德国物理学家玻西在一次国际会议上报告说，他在用α粒子轰
击铍钯时观察到一种前所未见的很强的辐射，它能穿透几厘米厚的铅板。
据当时所知，被轰击物质产生的所有射线中，只有γ射线能够穿透厚铅
板，于是，他没有再做深入研究，就把它当作γ射线做了报道。
1931年，法国的居里夫妇在研究铍辐射时，让辐射从一个很薄的窗口射
入装有空气的电离容器，当窗口放有石蜡或其他含氢物质时，容器中的电离
就增强。他们认为电离增强是由于石蜡发射出了高速质子。
1927年的诺贝尔物理学奖金获得者威尔逊先生制造了云室，在云室中可
以观察带电粒子（质子或电子）的径迹。
借助于云室就能计算出石蜡释放出的质子的能量，从而计算出产生质子
束的铍辐射的能量。
问题很清楚，如果假定铍辐射是γ辐射，那么得出的能量值就会大得出
奇，决不可能使能量值与引起铍辐射的能量一致起来。
查德威克对铍辐射作了研究，他发现很多别的元素，例如氦、锂、碳等，
也有类似的辐射。
通过对碰撞的能量条件所作的广泛研究和计算，他很快就确定铍辐射不
可能是γ辐射，而是由比电子大得多甚至与质子一样大的粒子组成的。
1932年，查德威克在一张α粒子轨迹的云室照片上看到一条非常细的线
条，正好在照片的中间，却不出现明显的来路。
经过认真地分析，这细线条只能是氢核的踪迹，一个由于某种碰撞或别
的原因释放出来的氢核，而造成碰撞的粒子却没有影踪。
但是，查德威克深信，应当有这样一个粒子，否则就不可能出现以极大
速度射出的氢核。
然而，这个粒于在云室中却没有留下任何痕迹，所以，对它的描述应该
是这样的：无影无踪，不可捉摸，却能给受轰击的原子核狠狠一击，使氢核
从中释放出来。
查德威克首先确定这种新射线不会被磁场偏转，因此它是不带电的中性
粒于。然后确定这种粒子的速度不到光速的1/10，从而也就排除了它是某种
γ射线的可能性。
接着，查德威克又通过巧妙的碰撞实验，确定这种新粒子的质量差不多。
这样一来，查德威克圆满地解释了过去所引起的一系列不解之谜。他认
为：由于这种新粒子质量较大，所以很容易将石蜡中的氢原子核——质子打
出来。
又因为这种粒子不带电，是中性的，在威尔逊云室中，这种中性粒子经
过的路径中不产生大量电子和正离子，不能引起水蒸汽的凝结，因此照片中
不能摄得这种粒子经过的径迹，它在整个过程中始终扮演着不露面的“隐身
人”的角色，只有当打出质子后，才暴露出它曾经出现过。这样也就回答了
居里夫妇所疑惑不解的问题。
20年代，卢瑟福所预言的“中子”，终于被查德威克找到了。后来，查
德威克用γ射线照射氚核引起裂变，又用人工方法也获得了中子。
查德威克在写给英国《自然》杂志编辑部的一封信中指出：“如果我们
假设这种放射性物质是由质量为1、电荷为0的粒子，即中子构成的，那么，
一切难题就可以迎刃而解了。”
查德威克的中子的发现，对原子核科学领域作出了重大贡献。
中子是不带任何电荷的，它与氦核（α核线）不同，后者是带电的，因
此在重原子核中受到很大的电排斥力。
中子作为使原子嬗变的新工具，它不需要克服任何电的势垒，甚至能够
穿过和分裂重元素的原子核。
这样，查德威克为铀235的分裂和制造原子弹开辟了一条途径。
因此，人们普遍认为，中子打开了人类进入原子能时代的大门。
同时，中子的发现，还在理论上带来了一系列深刻的变革。中子发现后
不久，德国物理学家海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的模型。
航天科学
一心想飞的人
很久以来，人类就在这个古老的地球上，默默地生，默默地死，没有离
开过地球半步，他们把这个小小的星球，作为自己的家乡，在上面经历了一
番喜怒哀乐的情感历程之后，又把它作为自己最后的归宿地。
然而，人类不是没有飞天的梦想。
当他们看到飞虫们成群结队地在天空飞来飞去的时候，多么渴望，自己
有那么一天，也能够飞上天空，去俯视他们所生存的土地啊！
当他们看到鸟类扇动有力的翅膀，唱着自己的歌谣，从这一块天空飞向
另一块天空的时候，他们是多么羡慕又是多么忌妒呵，他们依旧做着飞天的
梦。
这是一个古老而又永远年轻的梦，这个梦激励了一代又一代人，也鼓舞
了一代又一代人，当无数岁月飘过远山的时候，当无数努力化为美丽的泡影
的时候，这个梦依旧没有成为灿烂的现实。
到了公元1857年9月17日，这个梦落到了一个新出生的婴儿的灵魂深
处，这个婴儿名字就叫康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基，命中注定，他的一生都
与人类的飞天梦想结下了不解之缘。
与所有的孩子一样，他健康茁壮地成长着。父亲是一位守林人，他稍大
一点以后，就随父亲到森林中去玩耍，然而，他对飞翔在林中的鸟类是那样
地感兴趣。
有一次，父亲径�
