重生之大科学家-第123部分

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元素。

再比如原子序数为72的元素铪。

铪地壳中含量很少，常与锆共存，并无单独矿石。在早期，化学家普遍把铪归属于稀土元素，所以大家都着眼于从稀土元素矿物中发现，所以一无所获。其实按照孙元起提出的新理论，铪应该是和钛、锆同属一族，应当从含锆和钛的矿石中去寻找。事实上也是这样，1923年瑞典化学家赫维西和荷兰物理学家科斯特在锆石中发现了这种元素，为了纪念该元素的发现所在地——丹麦首都哥本哈根，命名它为铪。

这种元素较多存在于挪威和格陵兰所产的锆石中，在其他地方所产的锆石中就含量很少。如果你拿不到合适的锆石，花费再多的精力，也是瞎子点灯——白费蜡。所以说，科研多少还得靠运气。

接下来该说说原子序数为61的元素钷了。

在历史上，钷是继锝之后，人工制得的第二个化学元素。在此之前，人们通过各种方法在寻找这个“千呼万唤不出来”的镧系成员，用尽各种手段都没有成功，一度被称为“失落的元素”。在1926年，前不久刚发现铼元素的诺达克夫妇，不顾新婚燕尔，为了寻找钷的踪迹，利用当时一切可能的技术，分析了预期含有钷的15种矿物，处理了100千克稀土，都没能检测到。最后，化学家们已经是山穷水尽无路可走，只好请物理学家出马。

物理学家最早想到的方法是从回旋加速器中产生。最初实验方案是用加速后的氘核轰击钕靶，通过核反应产生了61号元素的一个同位素。结果倒是有，可他们的结果仅是根据辐射测量数据得出的，人们怀疑钕靶的纯度和他们的鉴定方法，所以毁誉参半。

物理学家接下来想到的方法是核裂变。

20世纪40年代中最伟大的发现之一是铀的裂变。铀235在慢中子作用下，分裂成两块碎片，每一片都是元素周期表中一种元素的同位素。通过核裂变方法，可以产生从锌到钆30多种元素的各种同位素，用此法得到的钷元素约为裂变产物总量的3％。可是用普通的化学方法很难提取这3％的61号元素。

此时，化学家有了用武之地。美国马林斯基等创新性地应用了一种新的化学技术——离子交换色谱技术来分离铀的裂变产物，在1945年最终分离出了这个让人们望眼欲穿的元素。

什么是离子交换色谱技术？作为物理学硕士的孙元起自然不知道，面向中学生的《元素发现史》也不会说。当然，即便书中说了，孙元起还是束手无策：离子交换色谱法需要使用离子交换树脂，这离子交换树脂又该怎么弄、找谁生产？还是没办法。孙元起都没办法的事情，估计元素实验室的同仁们在未来十多二十年间更无从下手了。所以，钷的发现只能等待以后的技术发展。

孙元起看着德库拉教授递过来的纸张，看了一遍，然后评价道：“关于原子序数为61的元素，你们提出用加速后的氘核轰击钕靶，这个想法很正确，毕竟锝元素就是这样发现的。不过这种方法得到的新物质太少，所以我建议大家把这项工作当作一种长期性的任务，不必急在一时。”

大家有些不解：为什么不急在一时？一万年太久，只争朝夕啊！却又不好直接问。

孙元起接着说道：“至于原子序数为72的元素，你们觉得应该分析稀土元素矿物，这有些不妥。我觉得这种新元素应该是和钛、锆同属一族，应当从含锆和钛的矿石中去寻找，而不是稀土元素矿物。当然，各地矿石伴生的元素可能也不一样，你们最好把各地所产的矿物搜集齐备。”

“大家应该从挪威和格陵兰所产的锆石去寻找”这类的话当然不好明说，否则这便是“多智而近妖”，该惹人怀疑了。

实验室的同事赶紧动笔，记下了孙元起的建议。

孙元起又说道：“原子序数为75的元素，你们打算分析辉钼矿、稀土矿和铌钽矿，这应该大致不差。不过我怀疑这种元素含量太低，必须要非常细致才行，工作量也会很大。”

铼在自然界含量确实很低，诺达克夫妇等人在元素周期律的指导下，通过对1800多种矿物的分析，才最终在铂矿中发现了铼！由此可见一斑。

德库拉教授点点头：“我们在发现前几种元素的过程中，已经在实验室培养出一种耐心又细致的工作氛围，只要方向正确，那么我们就一定可以达成目标！”

周围同事一齐点头，表示赞同。

“约翰逊教授，我们非常希望听到你对实验室未来工作的建议。”德库拉教授道。

孙元起沉吟片刻，这才说道：“我觉得，在铀元素之前的元素基本被发现后，元素实验室的研究方向应该分为两类，其一是研究已知元素的制备方法，其二则是研究超铀元素。”

一六六、醉后无心怯路歧

“超铀元素（transuranic　element）？”

对于实验室同事来说，元素element一词自然是耳熟能详；但transuranic无疑是个新词，引得大家一片议论。

当孙元起把这个词写到黑板上的时候，大家发现词意并不难理解：trans，这个词头表示跨越、超过的意思，比如translation、transportation等；uranic，在化学上是“铀的”。两个单词合起来，就是“超铀的”意思。

可超铀元素是什么？

铀是自然界中能够找到的最重的元素，自从1789年德国化学家克拉普罗特把它从沥青铀矿中分离出来后，化学家一直在尝试发现比它更重的元素。一百二十年过去了，化学家们发现了更多的元素，甚至确定了铀的原子序数是92，却依然没有发现比它更重的元素。

超铀元素？世界上存在原子序数超过铀的元素么？大家心里都有这样的疑问。

“是的，超铀元素。”孙元起很肯定地说，“铀是自然界中能够找到的最重元素，这是毋庸置疑的。超过铀的元素因为大多数都不稳定，半衰期很短，所以在自然界基本上约等于不存在。要想发现和制取它们，只有通过人工核反应。”

关于超铀元素的提出，孙元起纠结了很长时间，因为制备超铀元素一般有两条途径：

第一条途径比较好实现，就是加速氘核来轰击铀238，从而获得了钚239。钚是原子序数为94的元素，这样一来，超铀元素的概念就得以证实。可是钚239裂变速度快、临界质量小、半衰期长，部分核性能比铀235还好，加上铀238在自然界储量又高，使得钚239一度成为早期核武器中最重要的核装料。二战末期投放在长崎市和广岛市的原子弹，都是使用钚239制作的内核部分。当然，有利就有弊，钚239的毒性非常大，生产成本也高，需要建造复杂的生产堆和后处理厂，才能实现工业化生产。

第二条途径最为人所熟知，即用中子轰击铀。用中子来轰击一种元素时，经常会使被轰击元素转变为原子序数比它大1的元素。这样一来，超铀元素就可以源源不断地被发现。但这里面却存在这两个问题。

首先现在还没有发现中子。中子倒不难发现，尤其是现在粒子加速器被发明之后，只要用它来加速α粒子，然后轰击铍、硼或锂这些较轻的元素，就可以获得中子。尽管单独存在的中子不稳定，平均寿命只有大约16分钟，却足以用来做很多事了，比如加速后轰击铀。

其次是一旦用中子轰击铀，除了出现新元素之外，最有可能出现的现象就是核裂变！核裂变既是一个极复杂的核过程，又具有重大的实用价值，一旦公开，就会引发全世界的关注。当年铀核裂变的假说一经提出，世界上所有的物理实验室立刻沸腾起来，迅速对这一现象展开了紧张的研究。在不到一年的时间里，发表的有关核裂变的科学论文就达到了一百多篇，这在物理学史上是没有前例的。既然大家全神贯注研究核裂变，那链式反应必然要被发现，核武器也就呼之欲出了。

当然，从发现链式反应到实现可控链式反应，可不是一蹴而就的，用它来制造核武器更是难于上青天。因为最初，所有在实验室进行的研究工作都是利用铀235来实现可控链式反应。铀235是一种稀有的同位素，在天然铀中的含量只有0。7％。要实现核爆炸，可能需要几公斤到几十公斤纯度90％以上的铀235。在1940年之前，人类从未获得过哪怕是超微量的纯铀235，要生产出以“公斤”计的这东西来，不啻是天方夜谭！

这两方面的利弊，孙元起权衡已久。此时提出“超铀元素”的概念，却是心中已经拿定主意：“之前，我们用氘核照射钼，发现了第一种人造元素锝。同理，如果我们用氘核照射铀，会不会产生新的元素呢？我想，答案应该是肯定的！

“在发现锝元素之后，肯定也有很多人想过用氘核照射铀，但迄今没有任何结果报告出来。为什么呢？这里面的原因大家都能想到，首先是铀很珍贵，普通人没有能力来做这个实验；其次，用氘核照射铀之前，必须用大型粒子加速器来加速，才可能获得的结果。这样的加速器，眼下只有我们元素实验室才有，这就给了我们一个机会，相信只要大家克服样本质量小、分离难度大等难关，一定会有所发现！”

为什么泄露第一种方法呢？孙元起有自己的考虑：

在发现核裂变之前，钚的某些特性并不会引起研究者太大的关注。再者，提纯钚239实现工业化生产，需要建造复杂的生产堆和后处理厂，至少孙元起手头暂时没有这种研究能力和工业基础，所以必须给足元素实验室足够的甜头，然后用“研究已知元素的制备方法”的合理借口，让他们先走一步，才能间接地实现自己的目的。即便元素实验室不上钩，自己也可以借鉴他们实验中分离钚的技术。这些技术，总不至于对实验室主任也保密吧？

元素实验室每年都很热忱地邀请孙元起到美国工作，然而孙元起每年为实验室所做的实际工作极为有限，只是指点几句、评判一下，走个过场。这些话，在信件里面其实都可以说清，但实验室依然每年支付大量薪酬，并邀请孙元起过来。或许，正如故事中斯坦门茨划了一条粉笔线，就索要福特公司一万美金一般：

“画一条线，1美元；知道在哪儿画线，9999美元。”

尽管诸人热情挽留之下，孙元起在耶鲁大学也只待了短短一天半时间，便匆忙赶到MIT，因为电子实验室正等着自己前去救火呢！

这事儿还得从1900年孙元起初次到美国说起。那时候，他便向艾琳娜、罗西教授等人大致描绘了电视机的工作原理和发展前景，惹得听众们眼睛里直冒星星，纷纷催促孙元起赶快把它变为现实。然而当时电子学还处于萌芽状态，这个愿望只能留待后日。

随后几年里，MIT电子实验室的同仁在孙元起先进理念的催肥下，先后研发出了电子管、晶体管，迅速地把电子学的发展推上了一个全新阶段。在此过程中，也带来了勃勃商机，最著名就是那几家无线电广播公司，短短数年，便滚雪球似的成长为媲美传统纸质出版的传媒界大鳄。

错失良机的财团、大亨们眼看着滚滚美钞流入他人口袋，不免捶胸顿足，懊丧欲死。俗话说得好：“亡羊补牢，犹未晚也。”这些人的眼光很快瞄准了电子实验室在研的电视项目，根据已有材料分析，这可是比无线电广播还要大许多的蛋糕！

二十世纪初商业机密的保密程度，在现在看来，根本就是一层窗户纸。电视项目这个香饽饽，一传十、十传百，很快便成了众所周知的秘密。先前投资无线电广播的那些大亨希望捷足先登，再接再厉；那些在广播项目中没捞到汤喝的财阀，则希望后来居上，力拔头筹。就这样，在电视机研究还处于攻关阶段的时候，外面争夺专利使用权的战争已经进入了白热化。

那些财力有限的竞争者提前出局后，一拍脑袋：“好，既然你们不带我玩，那我甩开膀子单干。就算干不成，也要恶心恶心你们！”要不怎么说世界上没有笨人呢？他们拿到相关资料，纠集一批无线电工程师仔细分析。分析来分析去，还真给他们找到了一个命门：电视信号标准，即俗称的“电视制式”。

平时，我们买回电视，接上电源，打开开关，顶多再插上有线信号，就能收看电视，谁会闲得蛋疼去琢磨电视机工作原理啊？就算有人想到，估计也不会考虑到电视信号还存在差异吧？事实上，目前世界上的黑白电视制式有13种，彩色电视制式则有PAL、NTSC、SECAM三种。

在改革开放之初，不少人就曾遇到过这种问题：从日本、美国、俄罗斯带回来的彩电，在中国用不了。除了电源不同之外，还有一个原因就是制式不同：我国使用PAL制式，美、日则是NTSC制式，俄罗斯则是SECAM制式。

孙元起在给MIT电子实验室面授机宜的时候，自然是采用中国黑白电视的D/K制，没有顾及其他。结果就让人家钻了空子，一口气研究出了将近10种不同的新制式，分别在世界各地注册了专利，还野心勃勃地准备研究新款电视，和电子实验室叫板。

当然，研究新款电视完全就是个笑话。不说电子实验室先前已经注册了大量有关电视机原理的电路专利，就连二极管、三极管、晶体管这类基础的电器元件，MIT还有十几年的专利保护期呢，你如何去造电视？

尽管如此，还是把电子实验室的同仁气得不轻。好比辛辛苦苦十多年养了一个如花似玉的闺女，自己指头都舍不得动一根，结果就有些愣头愣脑的小年青就毛手毛脚地凑了上来。情知此事避免不了，你们光明正大来谈条件也就得了，关键有些坏胚子还在私底下打歪主意占便宜。搁谁也受不了啊！

可生气归生气，毕竟人家的专利也是合法的，两下之间还是应该合作为主。就在这个背景下，MIT召开了“全美电视技术大会”，企图达成一致意见。

涉及到自身的利益，没有一个人愿意主动放手。与会人员唇枪舌剑，你来我往，硬是把学术会变成了辩论会。原先预计会期四天，现在已经是第八天了，不仅没有达成一致，反而观点更加对立、矛盾更加尖锐，会场里弥漫着火药味。

就在这个时候，电子实验室请来了孙元起到现场助拳。

一六七、更复含情一待君

当孙元起在诸位记者和会议主办方簇拥下，出现在会场上的时候，与会人员还颇有些惊愕。

刚在台上坐定，会议主持人便迫不及待地说道：“今天，我们有幸请来了一位享誉世界的著名科学家。这位杰出的科学家，不仅在化学、物理学、天文学、电子学等诸多领域都做出了开创性的工作，在电气发明上也有卓越的贡献。他提出的理论，颠覆了我们对世界和物质的看法；他发明的电灯，照亮了全世界的房间；他研制的无线电广播，丰富了大家的业余生活。在大家还津津乐道于无线电广播的神奇时，他又向大家描绘了一种全新的信息传播工具：电视。他，就是我们今天最尊贵的嘉宾，扬克·约翰逊博士！”

因为孙元起最早阐明电视机的工作原理和电视信号的传输机制，故而被社会公认为是“电视之父”。召开全美电视技术大会，却没有孙元起到场，正好比是结婚时家长不在现场，总归有些名不正言不顺。如今听罢介绍，全体参会人员都起立鼓掌，给予最热烈的欢迎。

等各自坐下后，很多人心中难免惴惴不安。要知道孙元起除了是“电视之父”，他还有一个重要的职务：MIT电子实验室的中方主任。谁能保证他不拉偏架？再说，本来就是自己一方理亏。即便不拉偏架，以他著名科学家的身份，随便说