[美]巴戈特：完美的對(duì)稱-富勒烯的意外發(fā)現(xiàn) 1999

《[美]巴戈特：完美的對(duì)稱-富勒烯的意外發(fā)現(xiàn) 1999》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、序化學(xué)被認(rèn)為是一門成熟的科學(xué)。大凡成熟的科學(xué)，往往比較保守，甚至有點(diǎn)陳腐、僵化，缺少新鮮內(nèi)容。它已經(jīng)不大會(huì)給人帶來什么真正的驚喜了。你如果無緣接觸化學(xué)前沿所遇到的那種種自然奧秘，甚至?xí)X得它有點(diǎn)枯燥乏味。撇開煉丹術(shù)士們的貢獻(xiàn)不談，化學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，其輝煌的歷史可以一直上溯到大約300年前。甚至對(duì)那些在前沿之外工作的科學(xué)家而言，這300年來積累起來的大量知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都是舉足輕重的?？茖W(xué)家們希望在化學(xué)世界里能找到值得玩味的新現(xiàn)象，希望能證實(shí)那些他們認(rèn)為已經(jīng)理解的東西，或者說為他們的那些偏見尋找進(jìn)一步的說明。但這300年來形成的悠久傳統(tǒng)無疑也是一個(gè)沉重的歷史包袱，化學(xué)家們不愿去想象他們所理

2、解的世界和真實(shí)的世界之間還會(huì)有什么本質(zhì)的差別。他們不愿看到那些無法納入已有框架的東西。直到真正發(fā)生了什么不同尋常的事，科學(xué)家們才從先前那種固步自封、自鳴得意的迷夢(mèng)中驚醒過來，意識(shí)到自己并未真正地理解一切。說得更深刻些，他們并未理解現(xiàn)實(shí)存在的世界?，F(xiàn)在，問題已不單單是湊個(gè)答案擬合一下曲線，或者是檢驗(yàn)一下什么理論了，他們碰到的是真正的不解之謎。科學(xué)再次獲得了新生，因?yàn)?，答案只能引起人們一時(shí)的興趣，而只有那些疑問才能持久地?fù)軇?dòng)人們的心弦。1966年，空心石墨“氣球”的提法——科普周刊《新科學(xué)家》為其讀者提供的這則消遣，不過是一種有趣的遐想而已。這類雜志現(xiàn)在你已經(jīng)很難在專家們的案頭找到了。如果

3、你當(dāng)時(shí)問起他們，他們會(huì)漫不經(jīng)心地對(duì)你說：這些遐想確實(shí)動(dòng)人，甚至在理論上也是可能的，但如果你想在實(shí)驗(yàn)室里制備它，那簡(jiǎn)直是天方夜譚。他們會(huì)說：“我們懂，在這方面我們是專家?！钡驮诖蠹s20年后，一群美國和英國的科學(xué)家卻作出了一項(xiàng)令人震驚的意外發(fā)現(xiàn)。他們看到，在強(qiáng)烈的激光脈沖輻照下，由碳的原子和離子所構(gòu)成的極度混亂的等離子體中會(huì)自發(fā)地形成一種他們認(rèn)為具有完美球形結(jié)構(gòu)的分子——一個(gè)正好由60個(gè)碳原子組成的足球狀分子。這還僅僅是個(gè)開頭。這種被稱之為巴克明斯特富勒烯的分子只不過是一大類全新的空心籠狀分子中的一個(gè)。這一切聽起來簡(jiǎn)直就像一群玩弄英文單詞的猴子無意中拼出了一部莎士比亞的劇作一樣讓人難以置

4、信。一些科學(xué)家對(duì)此深表懷疑，但到了1990年，當(dāng)一群物理學(xué)家——物理學(xué)家！——宣稱用他們無意中找到的一個(gè)辦法可以制備出看得見摸得著的富勒烯及其相關(guān)物的時(shí)候，一切懷疑便煙消云散了。幾乎就在一夜之間，數(shù)不清的百科全書以及有關(guān)碳的物理、化學(xué)和材料科學(xué)的教科書都變得過時(shí)了。碳的基本形態(tài)不是兩種，而是三種：金剛石、石墨以及新發(fā)現(xiàn)的富勒體。試想，如果金剛石是在明天發(fā)現(xiàn)，那么這個(gè)世界會(huì)是個(gè)什么樣子。在這個(gè)假想的世界里，我們既沒有金剛石切割工具，也沒有訂婚鉆戒。一群不那么講究實(shí)用主義的科學(xué)家完全憑想象推測(cè)出了金剛石那完美的結(jié)構(gòu)，即碳原子的正四面體排列！——甚至算出了如果它真的存在的話會(huì)有些什么性質(zhì)。而

5、碳化學(xué)以及材料科學(xué)界那些傳統(tǒng)觀念根深蒂固的專家們卻對(duì)此大不以為然，認(rèn)為這些想法盡管動(dòng)聽，但與真實(shí)的世界風(fēng)馬牛不相及。到明天一早，你瞧，他們的傳統(tǒng)世界將被翻個(gè)底朝天。當(dāng)然，這只是想象。人類早在幾千年前就已經(jīng)認(rèn)識(shí)了金剛石，而且很難想象，一個(gè)擁有20世紀(jì)現(xiàn)代科學(xué)的世界怎么會(huì)忽視它的存在。但是，對(duì)于富勒烯而言，現(xiàn)代科學(xué)大半個(gè)20世紀(jì)來確實(shí)未能揭示它的存在。令人吃驚的消息還在不斷涌現(xiàn)。到1994年，“三維”富勒烯化學(xué)（以及生物化學(xué)）已經(jīng)羽翼豐滿。一類新的高溫有機(jī)超導(dǎo)體得以發(fā)現(xiàn)，它的許多性質(zhì)改寫了原有的紀(jì)錄。新的大尺度碳結(jié)構(gòu)不斷被揭示出來——其中也包括1966年提出的奇妙而優(yōu)美的石墨氣球。另外還有

6、大量的問題有待回答，誰也說不準(zhǔn)明天會(huì)不會(huì)又冒出一個(gè)令人吃驚的消息。富勒烯的發(fā)現(xiàn)及其激起的余波頗值得回味。它為基礎(chǔ)科學(xué)的組織和投資提供了有益的借鑒，它不僅對(duì)工業(yè)科技開發(fā)的贊助商大有裨益，而且有助于科學(xué)家們進(jìn)一步領(lǐng)悟他們自己以及他們從事的科學(xué)研究所扮演的角色。它也為一般人了解科學(xué)研究如何取得突破提供了一扇窗口。這是個(gè)非常好的故事，在《完美的對(duì)稱》一書中，我力求還它以本來面目。許多科學(xué)家在百忙之中向我當(dāng)面講述或?qū)懶耪劻怂麄冊(cè)诟焕障┌l(fā)現(xiàn)過程中的親身體驗(yàn)。如果沒有他們的大力支持和鼓勵(lì)，我根本無法將這一故事轉(zhuǎn)述于此。因此，我謹(jǐn)向如下各位致以誠摯的謝意。他們是：奧爾福德（MikeAlford），貝休

7、恩（DonBethune），柯爾（BobCurl），迪德里克（FrancoisDiederich），福斯蒂羅波洛斯（KostaFostiropoulos），福勒（PatrickFowler），哈登（RobertHaddon），黑爾（JonathanHare），希思（JimHeath），赫夫曼（DonHuffman），飯島（SumioIijima），瓊斯（DavidJones），克雷奇默（WolfgangKrtschmer），克羅托（HarryK