书城科普读物走进科学丛书:造福人类的大科学家
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第17章 人工降雨的发明者兰米尔

发明充气白炽灯泡的博士

纽约州斯克内克塔迪,美国通用电气公司所在地。

1909年的夏天是如此酷热,骄阳似火,灼烤着万物生灵,只有蝉在拼命地鸣叫,企图打破夏日的沉闷和单调。

绿树掩映的菲克尔街尽头,有几所白色的小棚式建筑,房子的大门边写着“美国通用电气公司研究实验室”的字样。实验室里一改往日紧张忙碌的情景,静悄悄的像没有人一样。

十几位研究人员围坐在一张硕大的实验桌旁,桌上放着上百个各式各样的电灯泡。

大家都沉默不语,沮丧的心情犹如烈日暴晒的街道,沉闷、压抑。

实验已经失败了上百次,他们呕心沥血研究的问题——如何延长灯泡内钨丝的寿命,依然困扰着每个人业已疲惫的神经。

忽然,实验室主任惠特利一阵风地闯了进来,兴奋地对他的下属们说:

“嗨!伙计们,振作起来!兰米尔先生就要来了!”

兰米尔?愁云立刻从每个人的脸上一扫而光,这位大名鼎鼎的化学家,肯定会给他们指出一条成功之路的。

兰米尔何许人也?

他1881年1月31日生于美国纽约,1899年在布鲁克林的普拉特学院毕业,同年,进入哥伦比亚大学,1903年获冶金工程学士学位。后攻读物理化学,1906年获博士学位,现在在新泽西州的史蒂文斯工学院任教,讲授分析化学。

兰米尔从小就喜欢动手制造一些小东西,尤其喜欢做实验。

像所有伟大的科学家一样,兰米尔的幼年有着极强的好奇心和求知欲。

他还特别喜欢看书,不管是什么书,不管他能否看懂,他总要囫囵吞枣地看上一遍。

这种读书方法后来帮了他的大忙,他如果查询某种资料,脑子里立刻就会闪现这种资料的出处。

在浩如烟海的书籍文献中,这确实不失为一种有效的读书方法。

1906年,在著名化学家能斯脱教授的指导下,他开始研究各种气体在灼热的铂丝上如何变化,并取得了显著的成果,因此获得了博士学位。

兰米尔的学校正放暑假,他决定利用这段时间到通用电气公司的研究实验室进行访问,顺便做些研究工作。

实验室的每一个工作人员都拜读过他的博士论文,非常佩服他研究铂丝加热时的精辟见解,如果他能来指导实验工作,无疑能使实验走出低谷。

兰米尔对他们的问题很感兴趣。

灯泡里的钨丝为什么用不了多长时间就烧断了呢?只有一种原因,灯丝在燃烧过程中发生了化学反应,钨丝在反应中慢慢变细,最后终于断开。这仅仅是兰米尔的猜测,还需要实验加以证明。

兰米尔将一些钨丝在空气中加热,发现灯丝逸出大量的气体,经过鉴定,这种气体是由钨原子组成的。兰米尔在真空中重复了上述实验,逸出的气体就大大减少了。

兰米尔把自己的分析向大家做了解释:“灯泡里的空间应该是真空的,但由于条件所限,或多或少会有微量的空气,在这样不完全的真空中,处于白热状态的钨丝会蒸发出钨原子,与空气中的氧气和氢气发生反应,钨丝就会渐渐变细,最后完全烧断。”兰米尔一语中的,解开了大家心头的疑团。

惠特利很欣赏兰米尔的才干,希望他能够留下来,为通用公司的发展尽力。

“我对经商不感兴趣,况且我也没有这个能力,我能为公司做些什么呢?”兰米尔推辞道。

“你只管研究自己感兴趣的问题,其他的都可以不管。”“如果我的研究没有任何实际应用的价值呢?”兰米尔追问了一句。“我说过了,你只管研究,根本不必考虑其他任何问题。”惠特利又重复了一句。惠特利的信任和大度感动了兰米尔,他决定留在通用电气公司。

影响钨丝寿命的原因找到了,许多研究人员都认为:要想使灯丝不被烧毁,关键是尽可能将灯泡内的空气抽干净。

经过多次的实验,他们发现:灯丝的寿命虽然略有延长,但离实际的要求还差得很远。

兰米尔不愧是一位出色的科学家,实验接连失败后,他又换了一种思路。

灯泡内绝对的真空是不可能的,如果将灯泡里充满不活泼的惰性气体,如氩气和氮气,结果会怎样呢?兰米尔为自己的想法而激动,他立刻开始了实验。

他先将灯泡内的空气抽净,然后将氮气和氩气充满灯泡,接通电源。灯亮了。

一天、两天……一个月、两个月……成功了!几千个小时过去了,兰米尔的充气灯泡仍然散发着柔和的光芒。

大家围着他欢呼雀跃,这个困扰了人们近10年的难题终于被年轻的兰米尔解决了。

表面化学的创立者

兰米尔成功了,他没有陶醉在胜利的喜悦中,作为一个科学家,孜孜不倦地追求真理才是他最大的幸福。

通用电气公司知道兰米尔的出色才能,对他的任何研究课题都不加干涉,还给了他极好的待遇。大量的研究经费和许多优秀的助手都供他任意选用,公司为兰米尔的研究提供了相当优越的条件。

兰米尔知恩图报,他在通用电气公司实验室工作了近50年,发明研制了高真空计、烟雾发生器、探测器等许多有价值的科技产品。

在研究钨丝的寿命问题时,兰米尔发现了氢气的一些特性。

根据这一特性,兰米尔构想出一种原子氢焊接器。

原子氢焊接器可以产生6000度的高温,几乎相当于太阳表面的温度,这么高的温度,有哪种金属能不被熔化呢?

氢原子焊接器的原理是:当氢喷射流经过高温的钨丝时,氢气因从钨丝上吸收大量的热而离解成原子,当氢喷射流离开钨丝后,生性活泼的氢原子再度结合成氢分子,并将从高温钨丝上获得的能量以热的形式释放出来。这是一个伟大的构想,如果制造出来,对人类来说,将会无坚不摧。

使兰米尔闻名于世并获得诺贝尔化学奖的,是他对表面化学的研究。

兰米尔在一个偶然的机会,对流体表面的蔓延现象发生了兴趣。

将一滴不溶于水的油滴在水里,油就聚集在水面上,形成透镜形状,但放一滴不溶于水的硬脂酸,由于它的分子结构中有亲水性原子团,各个分子中的亲水性原子团就会分散到水中,硬脂酸只在水面上形成很薄的表面膜,这层膜非常薄,只有一个分子的厚度。

兰米尔对这一现象进行了深入的研究,并将它延伸到固体与气体分子方面,创立了一门新兴的学科——表面化学。

1932年,由于他在这一方面的研究成果,被瑞典科学院授予本年度诺贝尔化学奖。

从表面上看,兰米尔的成功是由于一次“偶然的发现”,但偶然蕴于必然之中,如果他不是平常注意观察,勤于思考,善于捕捉每一个微小的信息,即使机会再多,恐怕也只能从身边白白溜走。

人工降雨的先驱

兰米尔在科学上的最大突破,毋宁说是人工降雨了。

自古以来,人类就盼望着能够呼风唤雨,并把这个美丽的梦编织成神话和传说。

在东方,人们向神灵祭献牛羊,渴望雨露滋润。

在西方,人们向上帝祈祷,祈求普降甘霖。

然而,一切都似水中月、镜中花,人们心目中的“上帝”、“老天爷”只不过是一个概念、一尊泥胎。它甚至举不起一粒石子儿。

兰米尔要创造“上帝”不能创造的奇迹了。

一次,通用公司请兰米尔和他的助手谢弗研究飞机在穿过云层时机翼外表结冰的问题。

谢弗是一位物理学家,他是工人出身,没有上过大学。

他们的合作是成功的,不久,他们就解决了这个问题。

在工作中,兰米尔看到一个奇怪的现象:有的含有水蒸气的云朵温度已经降到0℃以下,却没有一粒冰晶。这不合水的物理性质。兰米尔决定研究这一现象。

以前,人们认为,雨点是以尘埃的微粒为中心形成的,要下雨,空气中除有水蒸气外还必须有尘埃的微粒。兰米尔在他的实验室放置了一台电冰箱,电冰箱里充满着水蒸气,兰米尔把它叫做“人工云”。

按照前人的看法,兰米尔一面降低冰箱里的温度,一面加进各种尘埃的微粒进行实验,他试过沙粒、面粉、铁粉末等,希望能产生人工冰晶,但都没有成功。

1946年7月的一天,又是一个炎热的夏日。

兰米尔像平时一样,到电冰箱前准备做他的实验。

电冰箱不合时宜地出了故障,温度一直降不下来,兰米尔很着急。

他忽然想起干冰有很好的制冷性能,何不用干冰来降低冰箱内的温度呢?

他打开冰箱的盖子,随手将一块干冰扔了进去。

奇迹出现了,兰米尔透过冰箱的观察口,看见无数晶莹的白色晶体在盘旋飞舞——人工云变成了霏霏细雪!

兰米尔明白了:降雨并非需要尘埃的微粒,只要温度降到零下40度以下,水蒸气就会变成雨雪。

“制造雨滴”在实验室里已经成为现实,能不能在空中进行实验,实现人工降雨的梦想呢?

令人激动的时刻终于到来了。11月的一天,兰米尔的助手谢弗带上干冰,登上飞机,飞入一片云层,兰米尔在地面观察。谢弗把干冰全部撒在了云层里,半个小时后,蒙蒙细雨淅淅沥沥地飘落下来。兰米尔欣喜若狂,他不顾自己已是65岁高龄的老人,像个孩子一样在雨中欢呼雀跃。

人类几个世纪的梦想终于成为现实。

兰米尔不满足小面积的降雨,他希望美国广阔的土地上,随时都能按人的意愿普降喜雨。

兰米尔已经年逾古稀,承担不了科研项目的研究工作,但他对人工降雨这一伟大的事业一直耿耿于怀,希望它后继有人。

美国物理学家巴纳德·本加特继承了这项事业,他发现碘化银这种化学物质的微粒比干冰效果更好,而且碘化银可以在地面上撒播,利用上升气流的作用,漂浮到天空中的云层里,因而比干冰更简便易行。

兰米尔可以安享晚年了。

1957年8月16日,伟大的天才兰米尔在马萨诸塞州的福尔摩斯逝世,终年77岁。

他走得非常安详,像睡着了一般。他无愧于祖国,无愧于亲人和朋友,更无愧于自己的事业。

他的一生曾获得15所大学授予的名誉博士学位和多枚奖章。美国阿拉斯加州的一座山峰被命名为兰米尔山。纽约州立大学一所学院被命名为兰米尔学院。

兰米尔的名字将永远载入人类文明的史册。