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文/吴建永 插画：美国维恩大学陆绮 如果有人告诉你有个“诺贝尔奖级的实验”只能在木桌子上做出来，而换成大理石的现代化实验台就不行了，你信吗？但是在实验室里，小细节改变大结果的事情几乎天天发生。这样就把很多实验科学家搞得神经兮兮的，遵从各种迷信。比如写纪录要用什么铅笔，休息时喝什么牌子的咖啡，配溶液要用哪个龙头的水，刷完的瓶子要把瓶口向哪个方向摆等等。有人甚至在门梁上供奉从日本啥地方“请”来的山神御守，洗过手后要在牌位下面清脆响亮地拍几下。这种细节是绝对不能写进给顶级科学杂志的稿子里的，但很多人不迷信就不舒服。 今天要讲的这个“木桌子效应”的故事实在太有名了，而且通过木桌子效应做出发现竟然改变了人类社会的进程， 整个世界历史都被改写了。 故事发生在1920-30年代的意大利。先八卦一下主角，年轻有为的物理学家费米（Enrico Fermi）。1926年，24岁的费米当上了罗马智慧大学（Sapienza – Università di Roma）的教授。 两年后（1928年）走桃花运，娶了女学生劳拉。三年后选上意大利皇家院士，当年入了党，进入墨索里尼的内阁当官……瞧人家那势头。 费米在仕途正健的时候事业也是大丰收。他写了本书，总结了当时快速发展的原子物理学。同时他在大学里授课，做公共科学演说，写科普文章。一时间搞得风声四起， 欧洲的科学青年竟然会向往意大利。他最受欢迎的教学方法是在下午的时候把同事和学生叫到一起喝茶，同时高谈阔论一个难题。这方法至今都是教授把妹的神器。 在练嘴皮子的同时，费米也建立了个实验室。是一帮年轻人，外号叫“帕尼斯泼那小子”（Via Panisperna boys）。“木桌子效应”的故事就发生在帕尼斯泼那小子的实验室里。 “帕尼斯泼那”小子 。右边打领带的是费米。 当年快速发展的物理学就是“放射性”科学。1896年贝克莱尔发现某些矿石可以发射出神秘的射线，把旁边被黑纸严密包裹的照相底片曝光。次年法国的居里夫人就发现这神秘射线居然能让空气导电。后来她把这些矿石提炼，分开放射性和非放射性成分，结果提取物的放射性越来越强，于1898年发现了镭，钍和钋（Polonium) 等几种放射性金属。几乎同时加拿大的卢瑟福发现放射线并不是单一的一种射线，而是三种：当在旁边放上一块磁铁，有一部分放射线就会向右偏转，称为“阿尔法”射线，另一些向左转，称为“贝塔”射线。还有一些直射不转，称为“伽玛”射线。不久就发现向左转的粒子是带正电，向右转的带负电，而不转的伽玛射线不带电，是光子。 阿尔法，贝塔和伽玛射线。 哇，这些工作让所有物理学家都感到神奇，而且每项都是“诺奖级别”的。 光居里夫人就得了两个，一个是在她拿博士学位的当年（1903）因定义了放射性得了物理学奖，第二个1911年的化学奖，因为发现了镭和钋。那时就讲究做什么要快发表。卢瑟福的实验两天后就发了，后来历史学家分析如果他晚几天诺贝尔奖就会花落别家。而居里夫人也同样快，经常一页纸几个草图，挑个啥杂志就发了。她的放射性的工作只比竞争者早了两个月。 居里夫人和她的老公 居里夫人在读大学时被老公死追，然后她的放射性工作太有意思了，老公放下自己工作全力帮助。她在读学位时结婚，生娃，得诺贝尔奖，啥都没耽误。就是实验室稍微惨点儿，从来就没固定地方。可这也是福利，老公就是在借实验室的时侯勾上的。借实验室的成功故事到今天也不断发生，你绝对可以重复的。 1931年，德国的波特和贝克发现把镭或钋与轻金属鈹或铋的粉末混在一起，会产生一种新的强大放射性，在磁场中不偏转而又不是伽玛射线。这又是一项诺贝尔奖级的工作！英国剑桥卡文迪许实验室的詹姆斯·查德威克（James Chadwick）也是快枪手，听到消息后马上三下五除二进行了一系列工作，证明这个新放射性是中子。两个月后上了自然杂志，三年后得了诺奖。 詹姆斯·查德威克 消息到了费米的帕尼斯泼那小子实验室，费米决定用中子进行实验，看看中子对其他物质的作用。当时他们的水平也就是把放射性和非放射性物质放在一起，看看后者有啥变化啦。他首先用氡气和铋粉混在一起，造成了一个更强的中子源。然后用这些中子来攻击白金，没作用，攻击铅，也没作用。可是中子攻击轻金属铝和钙，却有明显的作用。他一共发现22种能与中子作用的物质。不管这些是不是“诺贝尔奖级”，他两个月后（1934年3月）就发表了结果。 实验求快时凭运气的成分就更多了。“木桌子效应”的幽灵这时出现了：费米的好多实验在破旧的木实验台做的，本来结果杠杠的，可是搬到现代化的大理石实验台上就重复不出来。同样帕尼斯泼小子报导的实验别的小组却重复不出来。难道是那个破桌子有灵吗？ 科学家，尤其是“大师级”的，都有这样一种人格，就是出个啥怪现象就编个怪理论来解释。费米给木桌子效应编了个理论，说中子有快有慢，木桌子表面有氢原子，会把快中子变慢，就增加了打破其他原子核的效果。费米早年喜欢数学， 不但编理论，他还会写公式来验证，就是著名的费米反应公式。 可是光有理论是不够的。大多数人相信实验却不相信你新编的啥理论。所以在实验方面费米也不含糊，他马上证明在中子源和被攻击物质之间放一片石蜡，效果竟提高了百倍！于是中子有快有慢的理论很快被人接受了。 四年后，费米破木桌上的中子实验得了诺贝尔奖。后来的故事大家都知道了：他于1938年冬天去瑞典领奖，领奖后马上“叛党叛国”，逃到纽约去了。当时意大利的法西斯党已经羽翼丰满，露出了毒牙，几个月后就联手希特勒把欧洲拉入战火。 在美国，费米马上利用他在木桌子上发现的慢中子理论来控制了核反应的速度。在芝加哥大学他把石墨块堆起来用以减慢中子，发明了第一个原子反应堆，为美国的核弹计划提供了大批放射性材料。原子弹结束了第二次世界大战，维持了冷战时代的和平，改变了世界。 原子弹改变了世界。 今天回顾韩春雨（河北科技大学生物科学与工程学院生命科学系副教授，硕士研究生导师。因其带领的团队在《自然生物科技杂志》上发表了一篇关于发明了一种新的基因编辑技术而获得关注）的爆红而不久又遭受实验不能重复的质疑时，业内的人应该冷眼相看。谁知道这里面有没有木桌子效应，韩实验前怎么洗手，休息时喝什么茶，门梁上供的什么排位呢？ 科学的成功是极小概率的事件，研究者心劳力拙，自己经常会走火入魔，有各种迷信就不奇怪了。 做出不能被重复的结果是科学中非常常见的现象，我们局外人应该平常心看待，不以成败论英雄。费米这样的大神也有超级假成果。1934年的木桌实验时期他还声称发现了两个新元素“Hesperium”和“Ausonium” 。虽然马上就有化学家批评，他却视而不见。当时的法西斯政权还一度想把Hesperium命名为littorium, 以纪念传说中的法西斯大神。这些错误在七年之后才被洗清，这两个元素被重新命名为钚和镎。但这个错误结果却没有影响费米的学术名声。 费米1933年的有个得意的中微子理论，可是他把文章寄给了自然杂志，竟被拒稿了。编辑说他这理论“和物理学的现实相差太远”。费米同学碰了一鼻子灰，只好把文章发在意大利文杂志上。这个理论就是后来引申出现代物理支柱的弱相互作用理论。所以，“顶级杂志”一到关键时刻也会坑爹啊！ |
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