這本書講述了一門新科學的故事。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,一直來到知識和神秘的交叉地帶。是什么導致某些原子放出不可見的、穿透性的射線?能量從哪里來?放射性似乎能夠無限持續(xù)下去,放出巨大的能量。實驗結果迫使研究者接受一個驚人的結論——放射性物質會轉變?yōu)槠渌镔|;瘜W元素不再是完全不變的了。許多國家的科學家,特別是在巴黎、曼徹斯特、維也納的實驗室里的研究者,揭示了放射性蛻變的細節(jié)。他們創(chuàng)造了一門新科學,采用獨特的技術和儀器,擁有專門的期刊和國際會議?涨皵(shù)量的女性也進入到這個領域。實驗最終揭示了一些有關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。放射性讓考古學家能夠確定文物的年代,讓氣象學家得以解釋空氣的導電性。他們的探索揭露了來自太空的神秘輻射。放射性深刻地改變了科學和社會,也制造出許多諾貝爾獎獲得者。然而這個領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。這個謎留給了新一代的科學家,在如何看待物理實在上,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,對于想要深入了解這段科學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。它不僅如實記錄了歷史,還檢查了與放射性有關的哲學問題,將主題拓展到更寬廣的領域——科學的本質。
日常生活中,我們往往感受不到放射性的存在。而每當發(fā)生一些事件時——例如核電站泄漏、放射源丟失,我們又過分驚慌,仿佛觸到了放射性的獠牙。在20世紀初,放射性卻是個大熱點:牙膏里、礦泉水里都號稱添加了鐳,能夠強身健體、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了嘴里……
本書把我們帶回到那個知識與神秘交叉的時代,講清楚了放射性科學的來龍去脈,讓我們體會到科學家研究過程中的困惑、糾結與興奮。此外,本書還勾繪了那短短三十多年里放射性的眾多應用,闡述了放射性對科學、政治和社會的深遠影響。
佛說:一花一世界。此誠不謬。1896年初,法國物理學家安托萬-亨利?貝克勒耳(Antoine-HenriBecquerel,1852—1908)在研究鈾鹽的實驗中,第一次發(fā)現(xiàn)了原子核的天然放射性,標志著人類打開了窺視微觀世界的一扇窗。借此人們認識到,看不見、摸不著,之前只是一個哲學抽象的原子,居然蘊藏著一個神秘而復雜的“小世界”。放射性從此閃亮登場,迅即成為物理學家、化學家競逐的研究課題,和X射線及其他科學發(fā)現(xiàn)一道宣告了19世紀物理終結論的破產。濫觴于放射性的發(fā)現(xiàn),很快有關微觀世界的新學科——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)定原子核會自發(fā)地放出α、β或γ射線,衰變成其他元素,我們說這些元素具有放射性。人類目前已知的一百多種化學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,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,人們逐漸意識到,放射性不僅對原子世界非常重要,在宇宙的形成和演化過程中也扮演著重要的角色,甚至對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方面,如能源、軍事、醫(yī)療、工業(yè)等等,不勝枚舉。
辯證法強調分析事物要一分為二,對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。核裂變在解決人類面臨的能源短缺問題方面發(fā)揮了積極的作用,同時也帶來了毀滅性和放射性污染的風險。特別是第二次世界大戰(zhàn)中投向廣島和長崎的原子彈,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的雙刃劍,使其造福人類,既是當前政治家、科學家的責任,也是現(xiàn)在還是青少年,未來將擔負起引領社會進步之責的下一代的使命。要了解放射性現(xiàn)象以及現(xiàn)象背后的機理,獲知科學家在認識放射性過程中所經歷的坎坷和有趣的軼事,以及由放射性引發(fā)的社會問題等與放射性有關的方方面面,這本書就是一個非常合適的科普和科學史讀物。
本書作者瑪喬麗?C?馬利女士1976年于加州大學伯克利分校獲得科學技術史方面的博士學位,是一名出色的數(shù)學和科學史研究專家,曾擔任過美國國家歷史課程標準委員會委員、科學史學會教育委員會主席等職務,出版了多部科普和科學史方面的著作。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,受到眾多科學愛好者的好評。
本書作者雖然不是專業(yè)的科研人員,但她在寫作此書時,顯然在放射性科學方面下了不少功夫,使得本書讀起來既不失科學的嚴謹性,又簡潔明了、通俗易懂,高中及以上文化程度的科學愛好者閱讀都不會有障礙。
科普工作雖然沒有明顯的短期效益,但不論是對科學本身,還是對社會進步都是一件非常有意義的事情,也是科學工作者應盡的義務和責任。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的經歷,對書中科學內容的把握應該不會有太大問題。翻譯的過程也是深讀和學習的過程,大家為翻譯本書付出了不少業(yè)余時間,前后用了近一年的時間,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。
合作的事情無法錙銖必較,譯者順序我們采取理論物理中經常用的辦法,按姓氏筆畫排序,既體現(xiàn)團隊精神,又表明責任均擔。最后需要說明的是,受水平和時間的限制,疏漏、誤譯以及打印錯誤恐難避免,真誠地期望讀者發(fā)現(xiàn)后不吝賜教,以便找機會及時更正,避免謬傳。
喬從豐
2016年9月28日于中國科學院大學
瑪喬麗·C·馬利(Marjorie C. Malley),在麻省理工學院獲得物理學學士學位,在哈佛大學獲得科學教育碩士學位,在加利福尼亞大學伯克利分校獲得歷史學博士學位。有著多年的科學、數(shù)學教育經歷,包括教學、課程開發(fā)、教學顧問等。發(fā)表過大量文章,主題涉及放射性、熒光、科學的歷史和本質、人物傳記等。
序/ 1
引言/ 5
第一部分 新科學
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? / 26
第四章 放射性的地球/ 58
第五章 推測/ 64
第六章 放射性與化學/ 71
第七章 原子之內/ 85
第八章 后續(xù)/ 95
第二部分 放射性的測量和應用
第九章 方法和設備/ 103
第十章 放射性、醫(yī)療、生命/ 111
第十一章 新產業(yè)/ 123
第三部分 故事之外
第十二章 放射性的原動力/ 137
第十三章 放射性和永存的問題——探索未知/ 148
第十四章 發(fā)現(xiàn)的奇幻魅力/ 160
附錄1 射線與輻射術語表/ 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