书城科普读物改变历史的科学发明·实验·预言
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第134章 碳“变”钻石的实验

人造钻石实验的成功,使“点石成金”的梦想变为现实。

1649年的一天,意大利的几位科学家用放大镜把聚焦的阳光投向钻石进行研究时,突然出现了一缕青烟,接着,钻石在青烟中消失得无影无踪。

科学家们一个个惊得目瞪口呆。坚硬的钻石为何“不堪一击”呢?

实验证明,原来钻石由碳组成。

既然钻石在一定条件下变成了碳,反过来,给予适当条件,碳能不能变为钻石呢?于是,各种“人造钻石”的实验开始了。

19世纪后期,法国化学家穆瓦桑也在进行这个“点石成金”的实验。

他发现,在天然钻石里夹杂着碳,在陨石里也有碳。陨石实际上是大铁块,它里面也含有极微量的钻石晶体。

他的实验方案是:把程序倒过来,把铁熔化,加进碳,使碳处在高温高压状态下,看能不能生成钻石。于是,历史上第一次人工制取钻石的实验开始了。

穆瓦桑采用各种办法对碳进行加压实验:挤压,不行;用炸药,也不行;撞击,更达不到要求。几次实验失败了,他认真总结经验,找出问题的症结所在。原来,要想使碳变成钻石,需要十分强大的压力,况且碳在一定温度时,就会因为跟氧气化合而燃烧焚毁,因此在对碳加压时绝不能存在氧气,否则会前功尽弃。

穆瓦桑又重新设计了实验方案:他在坩埚中把金属铁加热,使它熔化,然后在熔化的铁液中掺入少量的碳,使碳跟铁液混合。在这种情况下,因为铁已成为液态,它中间的碳并不会跟空气中的氧发生反应。

关键的时刻到了,只见穆瓦桑将坩埚里通红的铁液一下子倒入冷水之中,熔化的铁迅速降温,由表及里,变成固体的铁。由于凝结的次序有先有后,核内含碳的铁在固化时会迅速膨胀,但是,表面的铁因为汽化的水带走大量的热能,凝结得比核内的快得多,它不仅不会膨胀,反而形成坚硬的外壳,并开始收缩。这方向相反的两股力量结合在一起,产生的压力非常大,核内的含碳的铁跟空气完全隔绝,钻石形成的条件便产生了。

穆瓦桑等铁完全冷却后,小心翼翼地把它敲碎。人们在金属铁中间,看见了一颗颗细小的亮晶晶的结晶体。实验室里爆发出一阵激动的欢呼声:实验终于成功了!

人造钻石实验的成功,使“点石成金”的梦想变为现实,满足了社会生产和生活对稀缺之物钻石的巨大需求。

发现红外线的实验有趣的科学实验意外地发现了红外线,并开始在各个领域里大显身手。

1800年的一天早晨,英国天文学家赫歇耳通过桌上的一块三棱镜,正在欣赏太阳光透过它所形成的美丽七色彩带。忽然,他像小孩一样好奇地问自己:“阳光带有热,可是组成太阳光的七种单色光中,哪一种携带的热最多呢?”

这一看似简单的问题在当时谁也不知道,于是,赫歇耳设计了一个有趣的实验:他在实验室的墙上贴了一张白纸作为光屏,并让阳光透过三棱镜形成的七色光带照在纸屏上。然后赫歇耳在每一条光带的位置上挂一支温度计,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫共挂了七支温度35计。他怕自己观察不够全面,又在红光带外和紫光带外各挂了一支温度计,这样一共九支,并记录了每支温度计开始的读数。

做好这一切实验准备后,赫歇耳就坐在一旁开始观察。只见温度计的水银柱缓慢地上升,赫歇耳耐心等待。大约过了半个小时,所有温度计的读数不再变了。赫歇耳发现绿光区的温度上升了3℃,紫光区的温度上升了2℃,紫光区外的那支温度计的读数几乎没有变化……然而令他吃惊的是,红光区外的那支温度计竟上升了7℃。为了慎重起见,他在发现这一奇特的现象之后,立即重复这一实验。但多次实验的结果都是相同的,红光区外的那支温度计的读数上升最多。

赫歇耳对此认真地进行了分析研究,认为太阳的光谱实际上比人们看到的七种单色光更宽,在红光区外一定还有某种人眼看不见的光线,而且这种光线携带的热量最多。后来,科学界把这种看不见的光线命名为红外线,而赫歇耳也因为发现了它而留名科学史册。

直到20世纪,红外线才变得身价百倍,开始大显身手。科学家制造出了各种红外线探测仪器,将它安装在飞机轮船上,驾驶员可以透过黑暗或云雾判明航向,在人造卫星上装上红外线探测仪器,可以发现在水下40米深处航行的潜艇,也可以观察到太阳光照射不到的行星表面的情形。

在军事上,侦察兵利用枪上的红外瞄准器,在黑夜中能如同白天一样“看清”并消灭敌人;红外线夜视仪可以方便士兵在夜间行军和作战;根据响尾蛇红外线跟踪目标的原理研制出的“响尾蛇导弹”,能准确无误地命中目标。