登陆注册
6968900000067

第67章 发现足球烯的故事

1985年英国萨塞克斯大学的波谱学家H。W。Kroto与美国莱斯大学两名教授R。E。Smalley和R。F。Curl合作研究,发现碳元素可以形成由60个或70个碳原子构成的有笼状结构的C60和C70分子,这一发现引起科学界特别是物理学和化学界的强烈反响,成为20世纪后半叶的重大科学发现之一。

Kroto是英国萨塞克斯大学的波谱学家,而Smalley和Curl都是美国莱斯大学的教授。20世纪80年代中期,Kroto在Smalley的两名研究生的帮助下,开始了关于富碳蒸气中碳链形成的可能性的研究。他们在惰性气体环境下,用高功率的激光照射石墨表面,照射释放出来的由碳原子构成的碎片等离子体被氦气流携带通过末端为一喷嘴的杯形集结区,进入一真空室。在杯形集结区内,碎片离子经气相的热碰撞反应成为新的碳原子簇。这些新生成的碳原子簇随氦气进入真空室,并在那里由于气体的膨胀而被迅速冷却下来。随后,所有产物进入一个与上述实验装置相连接的飞行时间质谱仪。在质谱仪上,所形成的含有不同碳原子个数的原子簇及其丰度可以被检测出来。接着,令人意想不到的事情发生了。研究小组在质谱仪上观察到质量较大的碳原子簇所含的碳原子个数均是偶数,其中分子质量数落在720处的质谱峰信号最强,它恰好对应一个由60个碳原子组成的分子,另外一个相当于C70分子的质谱峰清晰地出现在分子质量数840处。通过改变实验条件,他们用Smalley的装置产生的C60是其他任何碳原子簇的40倍。这些实验结果使研究小组确信C60可以非常稳定地存在。

在发现C60和C70之后,确定它们的分子结构就成了当务之急。在热烈的讨论中,Kroto联想起十几年前的加拿大蒙特利尔万国博览会中的美国展览馆,它是由五边形和六边形拼接构成的短程线圆顶建筑。Kroto将这一想法告诉小组其他成员。Smalley经过尝试,终于用20个正六边形和12个正五边形拼成一个60个顶点的C60分子结构模型。C60分子就以短程线圈顶结构的设计者巴克明斯特·富勒的名字命名,简称富勒烯。C60分子结构模型的提出使C60研究小组把握住了实验中的意外结果,为整个C60的发现过程画上了圆满的句号。

为什么科学实验有着很强的目的性和计划性而实验的结果却常常出现意外和偶然?众所周知,科学研究是人类对未知世界和未知规律的探索。虽然每一次科学探索都是基于已经掌握的知识和规律,并且有着既定的目标和周密的研究计划,但是科学研究中主体的认识水平和客体的未知因素决定了实验结果往往会出乎研究者的意料之外。C60发现的偶然性也正是上述两种因素综合作用的结果。一方面,在1985年以前,人类对碳元素单质的认识只停留在金刚石和石墨两种同素异形体上,从这种固有的观念出发,C60的出现当然是个意外。另一方面,科学研究中客体的未知因素又导致偶然现象可以在自然状态下出现,也可以在人为干预下出现;可以在无意识的干预下出现,也可以在有意识的干预下出现,而C60就是在人们无意识的干预下出现的。C60的发现再次给我们以启示:把握住这一契机,把无意识的干预变为有意识的干预,认识到“干预”的存在,即发现或找到过去的科学经验中未曾施加过的人为或自然因素,很可能导致科学技术的突破。C60研究小组最初选择了能够产生C60和C70的实验条件完全是偶然巧合,因为开始时他们的研究兴趣与C60和C70无关,而且在实验进行之前,他们根本不知道存在C60和C70分子,因此C60的出现完全出乎意料。正是这种必然性决定了在科学研究中必须遵从“相同实验条件下实验现象可重复”的根本原则。

偶然性是事物发展过程中可以出现,也可以不出现,可以这样出现,也可以那样出现的趋势,它是由事物外部的或事物内部次要的、非本质的原因即非根本矛盾引起的。C60的发现告诉了青少年这样一个哲学道理。

同类推荐
  • 封印神兽(兽王系列)

    封印神兽(兽王系列)

    沙漠部落、军部、向家堡三股势力在沙漠上展开了彼此攻伐,神秘莫测的桃花源叛徒哈里兽突然出现在地下城中,原来他是受到新联盟的委派,前来帮助向家堡消灭沙漠部落和兰虎等人,修为高强的哈里兽试图用自己精制多年的神剑坯体封印腾蛇,炼制成威力无匹的神剑,腾蛇不甘心被封印,与哈里兽厮杀起来,沙漠部落派出全部精锐战士,联合云岩城中倾向沙漠部落的军队首领,对向家堡发动了最后的反攻,向家堡被攻了个措手不及,向天道狗急跳墙,从自己的地下基地中引来了秘密研制多年的尚未完善的成千上万的各种基因兽,对攻打向家堡的众人展开了报复。
  • 求索攻坚(中华美德)

    求索攻坚(中华美德)

    《中华美德》是从数不胜数的美德故事中摘取的具有代表性的事例,从孝敬父母、文明礼貌、诚实守信、正直无私、热爱祖国、立志发奋、友善互助等方面述说了一个动人的故事。希望故事中的精华能够滋养青少年纯洁的心灵。
  • 答案总在意料之外

    答案总在意料之外

    未来社会是一个多元素的社会,孩子不仅需要机智、灵敏的头脑,更需要有发散的思维和创新能力。而脑筋急转弯恰好符合了培养孩子这种能力的需求。《答案总在意料之外》汇集的脑筋急转弯题目科学合理、语言轻松幽默,再配以独一无二的原创精美插图,能最大限度地唤起孩子的阅读兴趣,更能激发孩子的想象力,帮助孩子开发大脑、提高智力,突破原有的思维模式,从而达到全脑开发的目的。
  • 青少年应该知道的两栖动物

    青少年应该知道的两栖动物

    本书从两栖动物的起源入手,详细阐述和介绍了有关两栖动物的概念、种类、特征、生理习性、繁殖分布、历史演变以及两栖动物中的趣闻怪谈。
  • 天外飞楼

    天外飞楼

    希望这些故事,能带给青少年朋友一些有益的思考:选择什么样的生活,才能真正幸福。用作者自己的话说:怀念儿时的美好时光,怀念和白胡子老爷爷一起放牛时的传奇故事,怀念冬天柴火旁大人们讲的种种传说……我想回过头,捡拾跌落一路的美好:虔诚、感恩、尊重和爱,寻找我们丢失的信仰……
热门推荐
  • 这次我要做魔王

    这次我要做魔王

    一场莫名的异世穿越,可以直触心灵的语言,是神明的召唤还是前世的因果,千载万世,只不过因为当年在人群里多看了你一眼
  • 武破九天

    武破九天

    什么是武?千金一诺是武,快意恩仇是武,勇猛精进也是武。大千世界,万派林立,强者如林,武道大昌。这一日,从无量大陆走出了一位天才少年,一双铁拳,轰破一切障碍,一柄清风,斩破星河九霄。苍天不死,武道永存!
  • 三国入侵都市

    三国入侵都市

    都市英雄对抗变态三国群雄,受难英雄王的逆天崛起之路。这是一座总是被入侵的英雄都市,经历了武侠次元、仙侠次元、奇幻次元、科幻次元、玄幻次元、游戏次元,六大文明体系的入侵后,两千年的和平让七大文明相互融合形成新的都市。当英雄落寞毫无用武之地,新的入侵来临,一个属于英雄王的时代来了!我的英雄,该是你踏上舞台的时刻了。英雄变身!在属于你的世界里肆意昂扬吧!Ps.这是一部将血液燃烧殆尽的英雄史诗!
  • 俾斯麦(名人传记丛书)

    俾斯麦(名人传记丛书)

    从纨绔子弟到铁血宰相,他狡猾诓骗欧洲20余载;他凭借铁血暴力三次战争一统德国,震荡欧洲格局;他独裁守旧,镇压工人运动,却又建立了世界上最早的社会保险制度;他骄傲、自负,不分敌友,却是德国近代史上最杰出的政治家和外交家。
  • 把一切都看作简单

    把一切都看作简单

    《把一切看做简单》叙述的是既简单又深刻的人生哲理,通过优美的文笔告诉我们,只有当我们把各种欲望放下,才知人生其实还有另一种活法,可以让我们走得更轻松、活得更快乐,尽情地享受那份恬淡与潇洒。在平凡中发掘美的乐趣,在艰难中看到希望的曙光,过好每一天。
  • 末世之不死之身

    末世之不死之身

    幻想中的末世,是无数幻想物的降临:九尾、饕餮、四圣兽、吸血鬼、牛头怪、异形、生化机械……而人类则藉由心理物理能和集体无意识中的先祖力量开始了新的蜕变。苏信与撒旦签订了契约,获得了不死之身的能力,末世之中,他将何去何从?一个普通人类在末世之中的圣母故事,谁叫他死不掉呢……一场人类对抗幻想的终极战争。只有不死的,才能对抗不存在的!
  • 香草冰淇淋的青春

    香草冰淇淋的青春

    一支冰淇淋,俘获少女心!长大后,彼此都找不到彼此。上天却不放过着美好的姻缘,一波多折,彼此领悟,最终,找到了对方。爱要经过磨难,上天安排了一次次经历,终于,有情人终成眷属。
  • 海雪堂峤雅集

    海雪堂峤雅集

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 泼皮小修

    泼皮小修

    且看一个人品低劣的小修士如何滚地撒泼混迹修仙界一起畅聊彩云之南的道地美食,风土人情,讲荒诞的神话故事。
  • 火影系统异世录

    火影系统异世录

    灵云大陆,各阶学院人才辈出,天才?那只是我的垫脚石!你威胁我?那我便灭你全家!什么你居然敢在我面前装逼!21世纪的宅男吴驰莫名其妙被电源插头给电死,成为了穿越大军中的一员,意外获得了火影系统,且看拥有火影系统的吴驰如何名动天下!我可是要成为装逼王的男人