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第83章 首次人工核聚变（第1页）

但凡能在科学史上留下姓名的人，其自身的能力还有水平，都不应该受到轻视。

就拿光学史上的一个错误，泊松亮斑来说，菲涅耳在法国科学院的会议上，提出来了光能够衍射。

为了驳倒他这个“荒谬至极”的观点，维持光的粒子说的稳固地位不被动摇，索邦大学的数学教授泊松想尽办法希望能够找到反例，用不可辩驳的实验现象来让坚持光的波动说这种“歪理邪说”的菲涅尔哑口无言。

他绞尽脑汁，终于想到了一个圆盘实验：如果光通过一个不透明的圆盘，如果能够发生衍射的话，那么在距离圆盘一定距离的地方，圆盘的影子中央应该会出现一个亮斑。

这对当时认为光是一种粒子，光在均匀介质当中沿着直线传播的绝大部分物理学家来说，是绝对不可以被接受的暴论。

这些粒子说的信徒们，根本连实验都不惜得去做，因为这个计算结果完全违背他们的直觉，也违背他们所坚持的事实。

泊松想要以此来证明菲涅耳的衍射理论是错误的，可没想到同样是在法国科学院里，有一位叫做阿拉果的物理学家不信邪。

这个简单的光学实验，实验仪器准备起来也不复杂。

阿拉果很快就找到了那个被科学院里绝大部分物理学家们嗤之以鼻的位于圆盘阴影中心处的亮斑，并把这一实验现象在法国科学院的会议上演示，不但让以泊松为首的众多科学家们哑口无言，也用事实证明了光线在传播过程中可以发生衍射，所以它应该是一种波。

这个圆盘影子中央的亮斑，没有被命名成菲涅耳亮斑，也没有以完成实验的这位阿拉果命名，而是被人们约定俗成地称作“泊松亮斑”，未尝不是一种讽刺。

单独看着一段物理学史的记载，那么几年的这位在法国科学院里位高权重的泊松教授，毫无疑问就是故事中最大的反派，是不追求进步固步自封的代表。

可事实上，不说泊松作为一个数学家在数学方面取得的贡献，只说他对物理学的贡献，也绝对不是泊松亮斑这个笑话，而是一个数学记号——泊松括号。

泊松括号在数学里面起着重要作用，在分析力学的哈密顿力学里，也起着重要作用。

泊松提出泊松括号后的一个世纪，这个数学记号还在似乎和他风马牛不相及的量子力学里也大放异彩。

狄拉克发现量子力学当中力学量的对应关系，和哈密顿力学里的泊松括号非常相似，他在此基础上发明了量子泊松括号，也就是所谓的对易子。

一个因为被打脸而成为光学史和物理学史上必不可能被绕开的泊松，其学术水平尚且如此，那就更别说在近现代物理学中很有名气的爱丁顿了。

一提起爱丁顿，给他安上的头衔都是爱因斯坦在英国的最好的朋友和最坚定的支持者，首次通过日食观测证明了广义相对论的天文学家云云。

然而爱丁顿对物理学的贡献远不止于此，但之所以人们提到他的时候总会产生像上面那样的刻板印象，是因为爱因斯坦和相对论实在太过出名，不管真懂还是假懂，人们总爱在这个问题上聊上几句。

爱丁顿能够第一个从质能方程，还有四个氢原子和一个氦原子的质量差距中，联想到质量亏损可以转换成能量，为太阳的燃烧源源不断地充能，就足以见得他本人对物理学的那种直觉有多么敏锐。

只是可惜，爱丁顿提出太阳的能量来源是核聚变的时候，有点儿生不逢时。

因为当时的物理学家们和化学家们，只知道宇宙当中有氢原子和氦原子，不知道这两种元素还各自有各自的同位素。

所以在爱丁顿的计算当中，虽然计算出了四个氢原子核聚变成一个氦原子核的核反应，能够提供足够多的能量为太阳供能，可却不能解释，这个核聚变反应的发生条件，也就是温度要比现实当中观测到的太阳实际温度要高得多。

正如爱丁顿所猜测的那样，由四个氢原子核聚变成为一个氦原子核不假，只不过这个核聚变反应并不是一步完成的，而是要分为几步来进行。

第一步是两个氢原子核聚变成一个氘原子核，同时释放一个正电子和一个电子中微子：

h+h→d+e+ν。

第二步核反应是第一步当中的产物氘，继续和氢原子核进行聚变反应，生成氦－3，并同时释放出一个光子：

d+h→he+γ。

第三步的反应才是最终生成氦原子核的反应，最主要的途径是两个氦－3发生聚变，生成一个氦－4，还有两个氢原子：

he+he→he+h+h。

当然第三步还有锂、铍和硼参加反应的其他途径，以及整个循环还可能是有碳、氮、氧参与的碳氮氧循环。

但后面这两种核反应在太阳之中的占比比较小，最主要的还是上面提到的这三步。

总的来说，把这三个步骤的反应结合到一起的话，就是六个氢原子核聚变成一个氦原子核，同时再释放出两个氢原子核。

反应两边同时减掉两个氢原子核，就变成四个氢原子核聚变成一个氦原子核，和爱丁顿起初猜测的那个核反应方程，可以说是一模一样。

可两者之间的唯一不同的地方，就是爱丁顿提出来的核反应是一步到位的，而太阳中真实存在的核反应，却是分成了几步进行。

这样一来，对反应环境的要求就不再那么苛刻，也不会再有理论温度和实际温度相差几个数量级那样的矛盾出现了。

爱丁顿之所以没能更进一步地想到，在太阳当中的核聚变反应是分步进行的，不是因为他的想象力匮乏，而是因为他提出来这个理论的时候，氘和氦－3都还没有被科学家们发现。

在原时空中，作为1932年核物理学三大发现当中的第一个，氘在同年被美国的尤里发现。

而氦－3的发现时间则比氘还要晚，不仅建立在尤里发现氘的基础之上，而且还要等到粒子加速器被发明出来之后。

卡文迪许实验室的澳大利亚籍学生马克·奥利芬特在1934年，在由考克罗夫特和沃尔特发明的那台考克罗夫特式的粒子加速器上，用被加速过的快氘核，轰击氢气，然后首次在云雾室中拍到了氦－3原子核的轨迹。

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