打开通往新技术与新武器的大门？化学家们的“新世界之梦”

在狄塞尔、李林塔尔和冯·布劳恩的创新中，那种对技术理想和目标的追求一目了然。他们的核心动机并不在于经济利益和军事应用。相比之下，开发新染料或药物的化学家的工作，则往往与工业应用密切相关。这更符合大多数经济史学家所假设的“市场主导”的创新模式。然而，化学家们也有梦想，有时也会说到“探索新世界”等等。他们的意思是，他们正在稳步学习更多关于分子结构的知识，以及这与他们在染料或塑料中所观察到的化学行为有什么关系。有时，这样的话也表示对构建分子的原子的性质的猜测。

对分子结构感兴趣的化学家们面临着一个挑战，即探寻诸如丝绸或橡胶这种天然材料那不寻常但十分有用的特性。他们渐渐明白，这些材料是由非常大的分子组成的。纤维素这一物质有着很长的分子结构，人们认为其长分子在(包括棉花和木材在内的)各种植物材料中最为重要。纤维素与各种酸的反应的实验，推动了斯旺在19世纪70年代对灯丝的研究。纤维素还带领人们发现了一种新的炸药(硝化纤维素或火棉)、一种新的透明材料(赛璐珞，1868年首次在美国制造)和一种廉价的丝绸替代品(人造纤维)。

这些材料都是通过操纵大自然提供的大分子纤维制成的。第一种通过合成大分子制造出的塑料是酚醛树脂或称人造树胶，1907年由比利时人利奥·贝克兰首次制造。更多的新材料在20世纪20年代被开发出来，包括合成橡胶和以硫脲加脲醛为基底开发出的塑料。人造树胶这种材料总是呈现深色，因为人们添加了许多物质来增加其强度，而新型的塑料可以以浅色生产，通常有大理石般的视觉效果。这意味着一个时代转向——到20世纪30年代，中国那些曾长期向欧洲出口瓷器的地区，现在成了德国制造的塑料碗的销售市场。

在整个19世纪，尽管科学化学在工业应用上取得了成功，但关于构成分子的基本原子的性质的辩论仍在继续。当一种更小的粒子——电子——在19世纪90年代被确认存在时，人们开始更加强烈地怀疑，化学家们所说的原子是否真的是最基本的粒子。电子的发现来自对电现象的一系列长期调查，包括对放电的研究。1887年，海因里希·赫兹在第一个无线电发射器中利用了这些放电现象。人们认识到电子在产生电磁波中的作用后，经过进一步的研究，人们在1904年发明了第一个电子阀门。这一项目的负责人是约翰·安布罗斯·弗莱明，他是英国马可尼无线电报公司的顾问，当时他正着手开发检测无线电信号的改进方法。弗莱明的二极管阀投入使用后不久，美国的李·德富雷斯特就发明了三极管，作为放大无线电信号的装置。这些发明使无线电迅速摆脱了对粗糙的火花间隙发射器、机械式交流发电机和碳粒子探测器的依赖，而这些都曾是其发展中头十年的招牌。

对19世纪原子观的另一个挑战，来自波兰出生的化学家玛丽·斯克洛多夫斯卡——后来赫赫有名的玛丽·居里——发现的元素镭和钋，她的丈夫皮埃尔在1906年去世前一直帮助她工作。正如居里夫人所说，这些物质具有“放射性”，而且她能够证明它们的辐射发散与原子质量和化学性质的变化有关。如果原子能够发生这样的变化，它们就很难成为物质的终极基础粒子。古希腊人就曾有过有关于物质原子结构的猜测，此后这类猜想一直断断续续。能够看破这些假设粒子的秘密，几乎与飞翔的愿望一样，一直是进行哲学思考的人们的梦想。现在，终于有越来越多的证据表明，确实存在比化学家的原子还小的粒子。那么，这便是另一个有待探索的新世界，甚至比分子结构的世界更具挑战性。到20世纪30年代，几个欧洲科研中心进行了深入的研究，特别是在德国(又是德国)，以及在英国剑桥。在巴黎，玛丽·居里的女儿伊雷娜正在研究用最近发现的“中子”的粒子流轰击少量铀的效果。

类似的研究也在柏林进行，但那里的科学家与巴黎的伊雷娜·约里奥-居里小组之间存在相当大的分歧。因此，当伊雷娜的成果发表时，柏林的奥托·哈恩对他所谓的“我们的女性朋友的作品”不屑一顾。然而，在1938年，一位同事认识到巴黎实验室的一篇新论文的重要性，并向哈恩强调了其中的发现。突然间，哈恩认识到了这一点，并开始进行一系列密集的实验来验证它。他得出结论，伊雷娜和她的同事保罗·萨维奇关于铀被中子轰击时产生的物质的论点是正确的。他看到铀原子的原子核已经分裂成大块，而这个过程后来被称为裂变。其他研究人员很快发现，在铀原子裂变过程中会释放出中子，这有可能分裂其他原子，释放出更多的中子并引发“连锁反应”。

就这样，在第二次世界大战前夕，一种通向新技术和新武器的大门被打开了。

本文整理摘编自《世界文明中的技术》，[英]阿诺德·佩西 [英]白馥兰 著，中信出版集团 2023.1