美国钢铁大王卡内基
1月4日。现年66岁的美国钢铁大王卡内基,为奖励人文与科学研究,提供资金1000万美元在华盛顿设立卡内基研究所。一代巨富卡内基1889年来不惜投资大量金钱于教育及社会服务事业,1901年将卡内基钢铁公司售予摩根集团后,更专心致力于慈善事业,以实践其所谓的“为富者,当以其财富为大众寻求利益”的人生目标。
美国军医新发现蚊子传染黄热病
2月22日。美国陆军黄热病委员会的华特·里德少校与詹姆斯·卡洛医师,在古巴联合发表一篇医学报告,指出令人畏惧的热带疾病——黄热病是由某种蚊于传染。此外,哈瓦那市接受委员会的忠告,已开始一项消蚊计划,以帮助人口稠密地区彻底消除黄热病。
美国军医华特·里德少校
古巴医师芬雷向黄热病委员会的主席里德表示,他相信黄热病是由埃及斑蚊所传染的。委员会证实了芬雷的说法,并继续研究出借由蚊子引介到人体血液中的发病因子,是比任何已知的细菌都微小且能穿过细瓷过滤器的一种病毒。
电动清扫机
“真空吸尘器公司”的电动清扫机,由于体积过于庞大,所以该公司创办人布斯将它装置在四轮马车上以便于使用。使用时,先由窗户拉进长管,再启动帮浦吸取屋内的尘埃等。
爱迪生发明新型蓄电池
5月28日。今天,汤玛斯·爱迪生宣布他发明一种新的蓄电池。这种蓄电池不仅比铅酸电池轻,而且寿命更长。
这位多产的发明家指出这种充满镍铁硷性溶液组织的新电池,最能保持电力及防止电解质溢出。阿拉斯加的石油喷出地面200英尺高
9月17日。阿拉斯加发现石油,使该地区不断增加的有用自然资源的种类又增加了一种。一家由印第安纳州资助的公司发现阿拉斯加南部海岸的一个叫做科蒂拉的小镇的地下贮藏着大量石油。钻机钻到距地面200英尺处就发现了石油;油井封闭之前,石油顺井口喷出200多英尺高。
9月18日。佛雷德切夫·南森的佛莱姆号轮船返回挪威的斯塔万格。这艘轮船原打算开到北极,但没有成功。
这家公司几个月来一直在这一地区钻井,但当时没找到石油。只是由于他们在附近发现了煤层,才使他们没有泄气。据测定,今天阿拉斯加发现的石油质量很好,出井后每桶价格4美元。这家公司计划就地将石油提炼、然后经水路运到西海岸港口。预料这家公司支付的运费每吨为3美元。“20世纪”号特别快车创火车运行速度新纪录
7月12日。“20世纪”号特别快车今天创铁路运行速度新纪录。它通过湖滨地区和密执安南部铁路,以每分钟1英里多的速度,跑完纽约至芝加哥间481英里的路段。铁路经理人员说,现在已经有可能将从纽约运行到芝加哥的时间定为16个小时。
“20世纪”号特别快车
这辆火车到达纽约州布法罗西部45英里处时,已经晚点28分钟。这时司机接到命令:以最快速度尽量抢点。其结果令人惊叹。它用131分钟跑完了布罗克顿与克利夫兰之间的134英里路程;从克利夫兰到俄亥俄州的托莱多之间的113英里只用了103分钟,其中最快时速是每小时90英里。从托莱多到芝加哥的最后244英里路程只用了228分钟。其间停过三站,其中有一次是为了换机车。
法国采用柏提隆式指纹鉴定法促使科学搜证迈进一大步
10月16日。法国采用指纹鉴定法辨认罪犯,在解决司法案件上发挥极大的功效。指纹因人而异,因此是辨别个人特征的极佳方式。1880年,英国医师佛尔德斯首先发表指纹鉴定法。同年,印度的英国官员赫歇尔也将其研究指纹的心得发表于科学杂志上。但最初将指纹鉴定法应用在搜集罪犯证据的是伦敦警察厅长艾德华·理查·亨利。他在1901年发表亨利式的指纹分类法。
今天,法国采用的“柏提隆式”是由法国警察厅鉴定局长柏提隆所完成的。这种迅速、确实的鉴定法,使科学搜证又迈进一大步。
卡迪拉克汽车
底特律,10月17日。卡迪拉克公司郭据图中这辆豪华轻型小汽车仿造的一辆汽车,今天运住纽约的布法罗。这是这家新公司出售的第一辆汽车,以1701年兴建底特律的法国探险家卡迪拉克的姓氏命名。
德国军火制造商克鲁伯病逝
11月22日。德国最大军火制造商腓特烈·克鲁伯因脑溢血病逝于埃森的寓所中,享年48岁。
腓特烈是克鲁伯铸钢公司创始人弗里德里希·克鲁伯之孙,“火炮大王”阿尔弗雷德·克鲁伯之子。他在父亲去世之后继承家业,并以交替研制两类新式武器的方法,使克鲁伯企业成为世界最大的军火供应商。
亚斯文水坝完工
12月10日。位于尼罗河上游、距埃及开罗南方950公里处的亚斯文大水坝。在投入11000名的人力,耗费近4年的时间,今天正式宣布竣工。新水坝完工后,一座含水量超过420万立方米,约214公里宽的蓄水湖将在坝墙的后方逐渐形成,人们不仅期望亚斯文水坝能够改变埃及原始的灌溉方式,同时也希望它能改良广阔的贫土地,以扩展埃及的可耕地区。
亚斯文水坝,坝长201公里,坝高396米,其最大功用是能在尼罗河泛滥期间集水。并在有效的控制下,于一年内有计划的供水。这座水坝有180道排水通道,开启时可导水至灌溉水道系统。此外,它有4座水闸,每座长792米、宽975米。
狄拉克
英国物理学家。1902年8月8日生于英国的布里斯托尔。就学于布里斯托尔大学,1921年获理学士学位;后就学于剑桥大学,1926年获博士学位。1937年与马吉特·咸格纳结婚。1932~1969年任剑桥大学卢卡赛安讲席数学教授;从1969年起任该校荣誉教授;从1971年起任美国塔拉哈西佛罗里达州立大学的物理学教授。1929年分别任麦迪逊威斯康星大学和安阿伯密西根大学的客座讲师;1931年任新泽西州普林斯顿大学的客座讲师。1934~1935年,1947~1948年,1958~1959年分别任普林斯顿高级研究院的研究员。荣获:1933年诺贝尔物理学奖(与欧文·薛定谔共获);1939年皇家勋章;1952年伦敦英国皇家学会颁发的科普利奖章。曾荣任英国皇家学会会员;1949年任美国国家科学院外籍院士。
著述
物理学
《量子力学原理》(The Principles of Quantum Mechanics)牛津,克拉伦顿出版社1930年版。
《量子电动力学》(Quantum Electrodynamics)达布林,高级研究院1943年版。
《量子电动力学的发展》(Developments in Quantum Electrodynamics)达布林,高级研究院1946年版。
《量子力学与相对论性场理论讲座》(Lectures On Quantum Mechanics and Relativistic Field Theory)孟买,塔特基础研究院,1956年版。
《量子场理论讲座》(Lectures On Quantum Field Theory)纽约,耶希瓦大学贝尔弗科学研究院,1964年版。
《量子电动力学的物理学解释》(The Physical Interpretation ofQuantum Electrodynamics)梵蒂冈市,教皇科学院,1968年版。
《乔治·勒梅特的科学著作》(The Scientific Work of George Lemaitre)梵蒂冈市,教皇科学院,1968年版。
《希尔伯特空间中的旋量》(Spinors in Hilbert Space)佛罗里达州科拉尔盖布尔斯,迈阿密大学理论研究中心,1970年版。
《量子理论的发展》(The Dcvclopment Of Quantum Theory)纽约,戈登与布里奇出版社1971年版。
《广义相对论》(General Theory of Relativjty)纽约,威利出版社1975年版。
《物理学的方向》(Directions in Physics)纽约,威利出版社1978年版。
保罗·狄拉克是20世纪早期少数几个用他们的抽象和创造性思维能力带来一场我们的物理世界观革命的人之一。尽管由沃纳·海森堡和欧文·薛定谔以十分明确无误的形式提出的量子力学使我们对尼尔斯·玻尔早期的原子模型有了新的认识,解决了出现在他半经典式研究中的许多疑点,然而一些新的问题又开始出现。人们认识到,为了使原子光谱发射的实验观察和理论设想达到更精确的一致,后者必须说明其相对论性效应与阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论是一致的。薛定谔在1926年试图把这类修改具体化,然而却没有成功,并因而导致了与观察相背离的相对论性改正。狄拉克于1928年提出的对电子的数学描述,不但对相对论性原子的问题提供了答案,而且导致了对物质本质的深刻认识。
根据对崇高的数学完美性和系统性的富有新意的研究,狄拉克推演出了电子固有的自旋,并以光学理论的形式提出了与光谱观察相一致的相对论性描述。三年前,同实验证据相呼应(但没有理论基础),塞缪尔·古德斯米特(Samue Goud Smit)和乔治·乌伦贝克(George Uhlenbeck)已推测到电子具有内角动量或自旋形式,尽管电子被当作是点状物并因此而不能转动。狄拉克对自旋的定义更加抽象,然而它却赋予电子一种类似于内部转动的性质。对物理学家们来说,在他们认识物质过程中狄拉克提出了方程的确令人吃惊,而狄拉克的第二个成就同样令人振奋。1930年,狄拉克提交了一篇论述那个如今以他的名字命名的方程的论文,在这篇论文中他提出了反物质概念。
狄拉克在他先前的研究中已提出,有可能存在负能电子,这样就出现了一个问题,这个问题狄拉克是以一种具有迷惑性的方式提出的。难题在于:物质试图达到其最低限度的势能级正是经典物理学公认的观点,而在量子状态中也有类似的情况:如果负能态容易接近电子,那么经过计算表明它将“降到”(这是隐喻意义上的用词)瞬时状态。利用无限低能态的确会保证所有的电子跌入无限低的能级中,这个预言与我们对真实世界的观察明显不一致。狄拉克对此提出,我们所观察的作为一种在其中没有发现任何粒子的真空处于这样一种状态:在那儿所有的负能电子态都被占有了。沃尔夫冈·泡利的不相容原理规定,仅有一个电子可以占有一已定态,即是说,两个电子就不会有完全相同的质。因此,存在于真空中的正能电子不能过渡到任何负能态,因为每一个电子已经容纳了其所能容纳的限额。狄拉克进一步推问,如果被占有的负能态是观察不到的,那么未占有态的表现形式又会是什么?
在叙述狄拉克的结论之前,让我们考虑一种类似的情况:有一排座位,除了最右边的一个座位外,每一个都被人占了。占到靠近最右边那个现在还空着的座位的人,向右移到了那个空着的座位上,这样空着的座位就是右边数过来的第二个。这个新空出来的座位右边的入又向右移了一个座位,这一排的人全都这样做,最后空着的座位就成了最左边的那一个。我们按照位置占有者的运动和人们向右边的净流描述了这一过程。解释这种已经出现的事件,自然存在一种可供选择的方式,即把这个过程看成是把左边的座位空出来的净运动。现在我们回到狄拉克的负能态,除一个负能态之外,所有的都被占有了。一个把其中所有的负能态都被占有的状态看成是一种真空的观察者将会把负能海中的这种“空位”看成是一种正能物(因为与负能有关的空位其零能是正的)。就象在上述的类比例子中那样,人们向右边的运动可以解释为空座位向左边的运动,同样负能电子向同一方向的净流可以看成是空位向相反方向的运动。进一步讲,由于真空中的这样一种空位据观察是一种正能粒子,狄拉克曾预言了反电子或阳电子的存在,这在两年之后的1932年在实验中被观察到。
想象这样一种场面,在那儿电子跃入空位之中,因而放弃其正能而成为负能海中的一个部分,对于一个观察者来说,这个过程会被看成是一种正反电子的碰撞及随后的相互湮没,它们是随着以辐射形式进行的能量的组合释放过程而发生的,同样,电子从负能海到留下空位的辐射感生跳变将被看成是因光子辐射总量而引起的正反电子对的产生。这样就引起了作为物理学分支的“量子场理论”的产生,它描述的是粒子的产生和湮没。理论物理学的这一发展具有极大的意义,紧随共后的那些试图描述基本过程、试图把粒子和自然力并入一个完全统一的体系的理论甚至也是建立在量子场概念基础之上的。
狄拉克提出那个如今已举世著名的方程,这个方程不但描述了正反电子对而且描述了许多其它基本的粒子一反粒子对,然而狄拉克对量子理论发展的贡献还远不止这些。尤其是他强烈的数学美感使他不仅以严密综合的形式提出了早期的量子力学思想,而且提出了一些方法,这些方法已运用于现代物理学的多种分支学科中。
1931年他对磁单极所进行的首次理论说明是他的又一创新。粒子(不管是基本粒子还是一片金属)可以带有全电荷,但却不带磁性电荷。取出一个有南北极的磁体(由于历史的原因,“极”这个词比“电荷”更确切地运用于磁学中),并且把它一分为二。其结果并不是成了两个物体,其中的一个正好有北极磁性电荷,另一个有南极磁性电荷,而是成了两个更小的磁体,其中的每一个都具有其完整的两极。因此,磁体可表现为偶极子,但仅用单极即磁单极来解释某一物体似乎是不可能的。然而狄拉克证明,一个纯粹单极的磁性电荷粒子原则上是可以成立的。从那时候起,尽管时至今日还没有关于它们存在的绝对的实验证据,然而却已有过几次对磁单极的数学描述的改进。
狄拉克对理论物理学的贡献并不只局限于量子理论领域。经过他的艰辛努力,理论宇宙学的数学结构和爱因斯坦的广义相对论得到了极大的丰富。例如爱因斯坦理论中的“哈密顿表述”最初应归功于狄拉克,在这个表述中一些经典方法被用来弥补广义相对论的不足。