“永久气体”的消失

当人们对于物质状态的研究还处于初级阶段的时候,只笼统地知道物质的状态有气态、液态和固态。随着人们对物质状态认识的发展,开始发现有些气体不管什么条件下都不能变成液体或者固体。因此,人们普遍认为这些气体是不可改变的“永久气体”。
但是素来敢于怀疑一切,并不盲目追随流行观念的法拉弟,并不相信这个“永久”。1823年,经过法拉弟的艰苦努力,首次实现了气体的液化。他发现加大压强可使氯气液化,接着又成功地液化了二氧化碳,氨气。法拉弟的实验结果激发了一些科学家的研究热情。在法拉弟的带动下,他们分别围绕气体的液化方法,液化条件等问题做了大量的实验和研究工作,许多已知气体都先后被液化了。然而唯独氧氮氢等少数气体无论如何始终不能被液化。尤其是,当时人们发现一般气体或多或少都偏离玻义耳·盖——吕萨克气体定律,而只有氧、氮、氢等少数气体偏离很小。因此,人们相信氧氮氢等少数气体是真正的“永久气体”。
看起来,“永久气体”似乎是经过实验检验过的真实存在的物质了,应该是客观真理了。当时很多人是这样认为的。但是具有怀疑精神的一些科学家并不认为这就是最后结论,他们对“永久气体”进行了更广泛、更深入的研究。1896年,安德鲁斯通过实验发现在温度比31 ℃高的情况下,无论怎样加压也不能使二氧化碳液化,在这种气态下的密度甚至比液态时大。他称这时的温度为临界温度。人们推测,各种气体也应具有各自的临界温度,如果将其冷却到该温度以下再加压力,就可能使之液化。所谓“永久气体”就是临界温度很低的气体,由于人们当时还无法获得很低的温度,才使得“永久气体”永久地存在。
随着越来越低温度的实现,“永久气体”果真一个一个被液化了。当低温达到—259℃时,除惰性气体氦外,“永久气体”都被液化了。
但是为纠正“永久气体”的谬误,必须攻克氦气的液化这个最后的堡垒。但用了很多办法,经过多年努力还未实现氦的液化。荷兰科学家昂纳斯为此在莱顿大学组织起一个技术班子,建立起一个世界上低温设备规模最大的实验室。1908年7月10日,昂纳斯和他的同事在精心准备之后,成功地使氦液化了。
氦的液化后,使得“永久气体”这一谬误不复存在。但低温技术的研究却由此而引起了一场新的技术革命,即超导电性的发现,超导材料的研究和应用。
“永久气体”消失了,却给人们留下了一点启示:搞科学要有敢于怀疑的精神,不要“槽床过竹春泉句,他日人云吾亦云”。怀疑不是疑神疑鬼,是出自于对新事物的追求。对尚未认识的事物,对尚未理解的所谓“规律”,都可怀疑,因为怀疑把我们引向研究,研究使我们辨别谬误,认识真理,推动科学前进。

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