元素变异之争

元素变异之争

当人们证明α粒子和β粒子都是带电粒子，并且都是从原子内部辐射出来的粒子后，那么，很自然地会提出，辐射出的粒子是否会引起原子内部的变化呢？1900年，居里夫妇在证实β粒子是带负电的粒子时，他们想，由于镭不断辐射粒子，其能量是怎样变化的呢？他们认为，镭由于不断释放出具有一定动能的负电粒子，必然要消耗镭的势能。

放射性物质，比如镭和铀，总是向外辐射能量，那它的能量来源于何处呢？克鲁克斯曾设想，每个放射性铀原子内存在着一种机制，它能从周围运动得较快的气体分子吸收过剩的热运动能量，并转化为自己的辐射能。但是，德国的一些科学家反对这样的说法，他们认为，放射性原子是不稳定的，是处于元素演化过程中的原子，它的能量不可能从外部得到，而是它自身内部具有的，它通过释放出能量而从不稳定的结构转变为稳定的结构。

卢瑟福和索迪提出的嬗变理论认为，既然这些微观粒子是从原子内部辐射出来的，其能量也应从原子内部辐射出来。像所有的革命性事件一样，卢瑟福的嬗变理论也受到了当时一些保守人士的反对。由于元素可以转化的观点对旧观点是一场无情的革命，它遭到了包括建立元素周期律的俄国化学家门捷列夫等保守人土的尖锐批评。在建立元素周期表之初，门捷列夫曾认为，元素是可以分解和转化的。但是，后来门捷列夫的认识发生了变化。当面对19世纪90年代不断出现一些新的实验成果时，门捷列夫却提出了一种保守的看法，他认为，“承认原子可以分解为‘电子’只会使事情复杂化”。

与门捷列夫相似的是，开尔文勋爵也对新的实验现象提出了一些保守的看法。1903年，他表示不同意卢瑟福的观点，卢瑟福认为放射性物质所辐射的能量来自于原子内部。1906～1907年，开尔文在英国科学促进会的两次年会上，公开向元素嬗变理论提出挑战。他认为，从镭所产生的铅和氦的现象并不能说明原子发生了嬗变，因为“镭不是元素”，镭本身可能就是由4个氦原子和1个铅原子构成的化合物。同样，他也不同意辐射来自于原子的嬗变。对开尔文的这些观点，卢瑟福后来曾把他自己与开尔文的争论说成是一场“遭遇战”。

开尔文勋爵是一个著名的物理学家。19世纪中叶，在热力学的发展中，开尔文做出了重要的贡献。开尔文还将热力学理论运用于地球科学的研究中。1862年，开尔文从能量守恒定律出发，把地球半径不断收缩看作是地球热量的来源。借助适宜的热量值，他计算出了地球的年龄。假如地球是从一块炽热物质开始不断冷却，并凝缩到现在的状态，大约花了2亿年。到1899年，他又修正了这个值，应为2000万～4000万年。然而，这个结果与地质学家和古生物学家们的研究结果相差很大。地质学家根据地质演化，生物学家根据古生物化石材料，他们认为地球和地球上的生物存在时间远远超过了开尔文的计算结果。对于地球年龄的测算问题，当时引起了很大的争论。

由于元素嬗变理论的建立，卢瑟福借此发现，地球内部放射性物质的嬗变释放出的巨大能量，对地球的热平衡产生了极大的作用。卢瑟福的看法为解决开尔文与地质学家的争论找到了一条新的出路。

卢瑟福由于在放射性物质研究上的突出成就而获得了1908年度的诺贝尔化学奖。获奖之后，卢瑟福的研究仍不断扩展，在原子物理学和原子核物理学研究上取得了极大的成果。为此他在1914年被授予爵士，1925年又被选为英国皇家学会会长。1931年他成了贵族，接受了纳尔逊（他的家乡）男爵的封号。这是很难得的荣誉。1937年10月19日，卢瑟福去世，他被安葬在威斯敏斯特大教堂，紧靠着牛顿的墓。

卢瑟福被公认为20世纪最杰出的科学家之一。由于卢瑟福是一个性格外向的人，是一个不很谦虚的人，有一次，他的同事对他讲，你有一种不可思议的能力，总是处在科学研究的“浪尖”上。对此，卢瑟福马上就说：“说得很对，为什么不这样？不管怎么说，是我制造了波浪，难道不是吗？”是的，几乎没有人不同意卢瑟福这个自我评价。