科学史上的今天——1月2日

• 2004年1月2日

  人类第一次从彗星核中取样的探索活动

  
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• 2004年，美国空间探测器“星尘”与维尔特二号彗星相遇，并利用特制的仪器提取彗星核中的物质，这是人类第一次从彗星核中取样的探索活动。
   

• 1940年1月2日

  印度裔美国数学家瓦拉德汉出生

  
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• 印度裔美国数学家瓦拉德汉（Srinivasa Varadhan，1940.01.02-）出生。
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• 1930年1月2日

  回旋加速器

  
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• 核物理学的发展与加速器的发明与进步有着密切的关系。回旋加速器是圆形粒子加速器中的一种，它是用相对小型的仪器获得高速、高能粒子流的加速装置。回旋加 速器的原理与设想是美国物理学家劳伦斯（Ernest Lawrence，1901.08.08-1958.08.27）于1930年首先提出的。他是美国伯克利加州大学物理学教授。因此项研究他于1939年 获诺贝尔物理学奖。
  

  劳伦斯1922年毕业于南达科他州州立大学，1923年获明尼苏达大学物理博士，后赴芝加哥大学研究一年，最后于24岁时获耶鲁大学物理学博士。在求学期间，他就将核物理学研究定为自己未来的研究方向。

  当 时，为了研究核物理学，劳伦斯提出了一种使粒子做曲线运动并同时加速的方案。1929年初夏的一天，正当他思考如何利用低电压获得高能粒子之际，在伯克利 分校图书馆中他看到了维德罗（Rolf Wider?e，1902.07.11-1996.10.11）有关直线加速器的论文，他立即想到是否有可能改变加速粒子的共振方式，例如让正离子在磁场 的作用下，在两个半圆形电极之间进行回旋运动，从而得到加速效果。

  1930年春，劳伦斯的设想第一次得到了检验的机会。他做了两个结构相当 简单的加速器模型，用一块现成磁铁，装成一台玻璃真空室。真空室直径只有10.16厘米，内中固定两块半圆形的中空腔体电极，在电极间加无线电频率的高压 电，把氢离子注入后，居然显示出了使离子回旋加速的效果。

  
  

  1931 年春，劳伦斯得到了国家科学研究委员会第一笔资金，使得研究工作有了迅速进展。他又让利文斯顿（Milton Stanley Livingston，1905.05.25-1986.08.25）做了一只微型回旋加速器。真空室直径11.43厘米，在两个D形电极上加不到 1000伏电压，竟得到了8万伏的加速效果。很快回旋加速器的尺寸在不断地升级，同时也进入到标准化设计与建造的时代。

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• 1924年1月2日

  河外星系

  
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• 1924年1月2日，哈勃（Edwin Hubble，1889.11.20-1953.09.28）在美国天文学会郑重宣布，仙女座大星云是河外星系。这一重大天文发现意味着其他星云也有可能是银河系以外的庞大的恒星系统。
  

  那时，许多天文学家认为，有一些星云是气体尘埃云，属于银河系的一部分，称为银河星云。但是有些星云，例如旋涡状的仙女座大星云就很值得怀疑。人们发现其光谱与普通恒星的光谱十分相似，但当时用相当大的望远镜也看不见此星云中的恒星。对此，天文学界一直存在很大的分歧。

  哈 勃刚到威尔逊山天文台工作时，正赶上该台最大的2.5米口径反射望远镜启用不久。哈勃用这架望远镜拍摄了一些旋涡星云照片，其中也包括仙女座大星云。在此 后的研究中，哈勃定出仙女座大星云的距离为90万光年，后来又修正为70-80万光年（目前观测为220万光年），远远超出了银河系本身范围。尽管不十分 准确，哈勃的测定无疑跨出了决定性的一步，由此证明了仙女座大星云是一个河外星系。它是人类确证的第一个河外星系，直径约为16万光年，估计其中有三、四 千亿颗恒星。随着深入观测，天文学家终于确认河外星系非常多，星系是宇宙物质分布的一阶基本单位。

  1926年，哈勃根据漩涡星系从松散到紧密等形态特征出发，提出后来称为“哈勃分类”的星系分类法，这一分类法一直沿用到现在。哈勃是现代星系天文学的奠基人。第一架被送上太空的空间望远镜就以他的名字命名，以表彰他为天文学进步做出的杰出贡献。

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• 1822年1月2日

  德国物理学家、数学家克劳修斯出生

  
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• 德国物理学家、数学家克劳修斯（Rudolf Clausius，1822.01.02-1888.08.24）出生。热力学的主要奠基人之一，他的名字是与热力学第二定律联系在一起的。他在1850 年的一篇论文中提出了“热力学第二定律”的一种表述形式——克劳修斯表达：热不能自发地从较冷的物体转向较热的物体。克劳修斯表述与第二类永动机是不能实 现的开尔文表达（不可能由单一热源吸热对外做功，而不对外界产生任何影响）是等价的。克劳修斯等人对热力学第二定律的阐发，使它由原来用于提高热机效率的 位置上升为支配自然界众多过程发展方向的一条基本定律。
  

  克劳修斯最重大的贡献是因为引入了“熵”的概念，1865年，在《力学的热理论的主 要方程之便于应用的形式》一文中，克劳修斯首次使用了“熵”这个词。它反映的是能量固定系统中，对全部能量转化为对外做功能量的消耗。熵越大，可转化的能 量就越小，从统计的角度来讲，一个热平衡系统的无序化程度越高，熵越大。对于不可逆过程，熵总是增加的。目前熵概念不仅广泛应用于自然科学，还被社会学等 学科工作者借用到其研究中。

  
  
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• 热力学第二定律是对于有限孤立系统（与外界无物质与能量交换）而言的，忽略了这个前提的话，就会得出荒谬结论。