1915年8月10日：
莫斯利在戰(zhàn)爭中陣亡了
世界各地學(xué)習(xí)科學(xué)的學(xué)生都很熟悉以化學(xué)元素的特性和原子序為基礎(chǔ)的現(xiàn)代周期表，不過，早期周期表的組織架構(gòu)卻松散許多； 例如，1789年，拉瓦錫將33種化學(xué)元素表分類為氣體、金屬、土和非金屬。但是化學(xué)家都期盼能有一個顯示更精確的分類架構(gòu)。
1869年，門捷列夫和他的前輩對我們現(xiàn)代的元素周期表提出一個更好的架構(gòu)，他們將其按照原子質(zhì)量排序?？墒?，這樣還是引發(fā)了有些元素究竟應(yīng)如何在表上排列的爭議。例如，門捷列夫基于元素的物理和化學(xué)特性，將原子序27和28分別給予金屬鈷和鎳，雖然鈷的原子質(zhì)量稍重，嚴(yán)格來說應(yīng)該排在鎳之后。那是他直覺的躍進(jìn)：門捷列夫是基于該兩種元素已知的化學(xué)和物理特性做了他的決定。
氬和鉀的位置，以及稀土金屬的排序也出現(xiàn)不規(guī)則。當(dāng)化學(xué)家發(fā)現(xiàn)化學(xué)同位素存在時，他們了解到原子的質(zhì)量并非周期表排列最理想的準(zhǔn)則。一個年輕的英國物理學(xué)家莫斯利提出了在科學(xué)上更嚴(yán)密的分類架構(gòu)。
莫斯利
1887年，莫斯利出生在英格蘭西南多塞特，家世很好，父親亨利· 莫斯利是生物學(xué)家，牛津大學(xué)的教授；母親是生物學(xué)家杰弗瑞的女兒。因此，他早期對動物學(xué)感興趣，以及在學(xué)業(yè)上出類拔萃都是很自然的事。他在夏日田野寄宿學(xué)校是明星學(xué)生， 獲得獎學(xué)金到伊頓公學(xué)就讀。1910年， 進(jìn)入牛津大學(xué)三一學(xué)院并取得學(xué)士學(xué)位， 之后加入位于曼徹斯特大學(xué)的盧瑟福實(shí)驗室。一開始他帶物理實(shí)驗， 做助教的工作， 但很快地便改做研究助理。
最初， 莫斯利著手改進(jìn)X射線光譜術(shù)，這在當(dāng)時才剛被采用。光譜儀是由一個玻璃真空管所組成，電子在管內(nèi)被射向金屬標(biāo)靶，例如鈷和鎳。那些電子會放射出在X射線范圍內(nèi)的光子，附在真空管外部的X 射線感應(yīng)膜會因此產(chǎn)生感應(yīng)的光譜線。莫斯利結(jié)合此新技術(shù)和布拉格的衍射定律，來測定特定元素的各式X射線光譜。在過程中，他發(fā)現(xiàn)一個元素的X射線光譜中明確的光譜線和它的原子序之間精確的數(shù)學(xué)關(guān)系，我們現(xiàn)在稱之為莫斯利定律。
因此，元素的原子序并不像物理化學(xué)家最初想的那么沒有章法，莫斯利的研究對于門捷列夫之前的直覺提供了確切的實(shí)驗基礎(chǔ)，讓元素在周期表的排序更精確。
事實(shí)上，莫斯利可以利用此數(shù)學(xué)關(guān)系，正確地指出周期表上的缺口，預(yù)測出還應(yīng)該有原子序為43、61、72 和75 的元素。所有這些元素陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)：有兩個放射性合成元素锝（Tc） 和鉅（Pm），都在核反應(yīng)器中被造出；另外有兩個自然產(chǎn)生的元素鉿（Hf）和錸（Re）。（值得注意的是，門捷列夫還早了50年預(yù)測出當(dāng)時找不到，我們現(xiàn)在知道是锝的元素。）莫斯利的研究還證實(shí)，在稀土金屬的鑭系中僅有15個元素。
1914年，莫斯利離開盧瑟福在曼徹斯特的實(shí)驗室，準(zhǔn)備回到牛津繼續(xù)他的物理研究，但第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，完全改變了他的計劃。他被征召加入英軍皇家工程師，在土耳其好幾個月的加利波利戰(zhàn)役中擔(dān)任通訊技術(shù)官員。
1915年8月10日，莫斯利正在發(fā)送一軍事命令時，一顆狙擊手的子彈打中了他的頭部，奪走了他的生命，時年27歲。若以他如此年輕的所有成就而論，阿西莫夫說莫斯利的陣亡“很可能是此次戰(zhàn)役讓人類付出最大代價的死亡”。的確，因為此事件，英國政府修訂新政策，禁止國家最杰出的科學(xué)家參與戰(zhàn)斗任務(wù)。
阿西莫夫還推測說，假如莫斯利活著的話，他很可能來年就會得到諾貝爾獎了。的確，當(dāng)時諾貝爾物理學(xué)獎的趨勢似乎偏愛與莫斯利的研究有關(guān)的議題：評審委員會于1914年選中X射線晶體衍射；1915年，頒給第一次使用X射線光譜術(shù)來研究結(jié)晶體的結(jié)構(gòu)； 1917年獎給測定不同元素所放射出的X射線頻率（1916年的物理和化學(xué)獎從缺。）
莫斯利的研究當(dāng)然一樣出色，它以堅強(qiáng)的實(shí)驗數(shù)據(jù)支持盧瑟福的原子模型，后來玻爾據(jù)以改進(jìn)。這個模型說明原子核所含的正電核和周期表上的原子序相同，但人們很容易忘記此模型并非立即被科學(xué)社會所接受。玻爾于1962年說：“我們可以看得出來，盧瑟福的研究當(dāng)時并沒有認(rèn)真地被人接受，我們現(xiàn)在無法理解，但當(dāng)時就是無人提及。扭轉(zhuǎn)情勢的是莫斯利?！?/span>
誰知道，假如那位有才氣的年輕科學(xué)家在戰(zhàn)爭中存活下來，他會有什么是達(dá)不到的呢？
本文選自《現(xiàn)代物理知識》2013年第4期 時光摘編
《現(xiàn)代物理知識》
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