卡文迪许实验上的一个疏忽
是空气维系着我们的生命,而这神奇之物究竟是什么呢?人们探究着答案。法国科学家拉瓦锡以天平为实验工具得出结论:除少量水分和CO_2外,空气中氧气占1/5,氮气占4/5。
但是,英国科学家卡文迪什却提出挑战。他,1798年设计了著名的扭称实验,验证了牛顿的万有引力定律,并确定了引力常数和地球的密度,他以高度的精密和严谨而誉满世界。
这次他又精心设计了卡文迪什空气成分鉴定实验:先除去水分和CO_2,再通入过量的氧气,用放电法使氮变成氧化氮,然后用碱吸收,剩余的氧用红热的铜除去——这样就可以计算各自的精确比例了!尽管当时他注意到,即使把所有的氧和氮除尽,仍有极微量的残余气体存在,可是这毕竟太微少了,也许这是空气杂质,可以忽略不计!他兴奋地记下了实验结论:空气组成成分:O_2 21%、N_2 78.9%、CO_2 0.03%、杂质0.03%。
然而,正是对这极微量残存气体的疏忽,埋下了卡文迪什实验不幸命运的悲剧种子。一百多年后,英国科学家雷莱发现,空气中分离出来的氮气与氮化物分离出来的氮气的质量每升相差6.8毫克。他没有忽略这微小的差别,决定弄个水落石出,他与朋友拉姆赛合作,重新演做了卡文迪什实验,对极微量的列存气体进一步分离,结果发现了一个极为珍贵且稀少的物质元素的新家族——氩、氮、氖、氪、氙、氡——情性气体。这些气体现在正广泛应用于工业生产、最子技术、激光、航天等高科技领域和日常生活的各方面,发挥着越来越重要的作用。
仅此极细微的疏漏,卡文迪什与情性气体失之交臂了,而后者的诞生和应用也就因此迟延了一个多世纪。“祸患常积于忽微。”同样,任何忽微之差异中都可能蕴藏着一个巨大的真理,一种崭新的天地,这是我们应从中记取的教训。