天才簡史（外國） 【天才簡史-瑞利】大神瑞利：知道他名字的人已經不簡單了！

視頻開始之前 先問大家一個問題 天空為什麼是藍色的? 湛藍的天空幾乎是我們每天都面對的自然現象 但知道其成因的人卻很少 今天 我們就來講講 大神邁克斯為接班人解釋了天空為什麼是藍色的瑞麗 1832年 英格蘭的埃塞克斯郡出生的一個男孩 父母為他取名約翰·威廉·斯特拉特 由於他之後繼承了父親瑞麗·南爵的爵位 所以我們後世在稱呼他的時候通常都稱他為瑞麗 瑞麗從小就是個很聰明的孩子 但他的身體卻很虛弱 甚至被醫生判定只能活到中年 在伊頓公學讀書時 他經常因生病缺課 大部分時間都待在療養院了 後來他的父母乾脆為他請了一個家庭教師 這下才讓瑞麗得以安心學習 天才的聰明才智終於可以充分發揮了 他於1861年成功考入了建交大學的三一學院 成為了牛頓 培根 麥克斯維的學弟 瑞麗起初對文學很感興趣 但是當時的院長發覺到 瑞麗在理科方面比較有天賦 於是勸導他重點學習數學 物理 瑞麗對自己將來還沒什麼打算 就聽了院長的話 主攻數理方面 果然 他的成績迅速在班裡遙遙領先 當他畢業時 他的畢業論文被主持人評價到 完美的作品 不需要做任何修改 就可以直接複印 從大學畢業後 瑞麗也徹底愛上了科學 他被留在了劍橋繼續從事教職工作 盡心盡力地教學與研究 獲得了劍橋大學教授們的一致認同 瑞麗的父親去世時 他繼承了父親的地產以及爵位 這使得他不得不騰出一段時間去管理自家 那兩萬七千公頃的地產 在這種情況下 他已經可以守著自己頭頂的爵位 和腳下的田地終身躺平了 但瑞麗表示 我對錢沒有興趣 管理地產真是太浪費時間了 於是把兩萬七千公頃的地產管理權 全部送給了他弟弟 自己轉而專心地研究科學學了 1879年 卡文迪許實驗室的創建者 兼第一任主任麥克斯韋逝世 麥克斯韋我想大家都不陌生了 那可是統一了定與策大神 以及愛因斯坦的存在 在他死後 卡文迪許實驗室主任的繼承者成了一個問題 經過選拔 為人隨和 科研態度嚴謹的瑞麗 被任命為了麥克斯韋大佬的接班人 卡文迪許實驗室 是當年麥克斯韋一手創建的 但卻是在瑞麗手中發揚光大的 瑞麗把原先只有六七個學生 組成的實驗小組 發展成了一個70多位實驗物理學家 組成了龐大集體 還在卡文迪許實驗室裏 建立起來完善的物理學實驗系統 對近代物理學的發展有重大的影響 原子核結構 電子 中子 DNA 雙螺旋結構等等 這些發現都出自於後來的卡文迪許實驗室 這其中也有瑞麗的一份功勞 在瑞麗出生之前 英國化學家普勞特通過實驗發現 所有氣體的密度 都是氫氣的整數倍 所以他認為氫或許是所有元素的 一個基本構成例子 瑞麗在進行這個實驗時 發現普勞特的測量有誤差 氫氣的密度是0.09克每升 氧氣的密度是 1.43克每升 氧氣的密度並不是像普勞特 所說的是氫氣的16倍 而是15.88倍 如果只是一次實驗測量 可以認為是誤差所致 但是瑞麗經過多次反復實驗 都得到了同樣的結論 從而證明瞭普勞特的說法不完全正確 由此可見瑞麗對科研精益求精的態度 還有更有意思的 他想測量一下氮氣的密度 是氫氣的多少倍 可是他以不同方式提取出來的氮氣密度 卻不一樣 當時人們認為空氣中出了氧氣就是氮氣 瑞麗從空氣中取出氧氣後 所得的氮氣密度 是1.2572克每升 而由亞硝酸氨分解出的氮氣密度 卻是1.2508克每升 兩者相差了千分之五 這個密度的差別非常小 尤其在其他人眼裏 可能就直接當作是實驗的誤差不與理睬了 但瑞麗卻不一樣 儘管誤差很小 但她絕對不會放過探索器產生的原因 出現這種現象有兩種可能 亞硝酸氨分解時 還產生了除氮氣以外的其他物質 又或者是從空氣中提取的氮氣 摻雜了其他物質 難道說我們平常呼吸的空氣中 除了氧氣和氮氣 還有沒被發現的氣體 實驗結果發表後 一個名叫拉姆塞的化學家 邀請瑞麗與自己共同研究空氣的成分 實驗方法是這樣的 先從空氣中取出氧氣提取出的氮氣 再讓氮氣通過炙熱的鎂粉 而反應掉 然後再看看剩餘氣體的光譜線 要知道 每一種化學元素 都有著自己獨特的光譜線 通過這種方式就可以看到 剩餘的氣體中還有什麼其他元素 結果他們驚奇地發現 居然有200多條譜線 其中有一組譜線最為明顯 這組譜線不屬於氮氣 也不屬於氧氣 這說明空氣當中除了常見的氮氣和氧氣 還有其他的氣體 經過測量 它是一種化學性質極不活潑的單原子氣體 在空氣中的含量僅為0.93% 更加令人驚訝的是 門吉列夫的元素週期表中 目前並沒有它的位置 理論上它應該屬於一個新的組 簡單點說 門吉列夫的元素週期表整整落了一整粒 而這種氣體就屬於那一粒 兩人得到這個結論後 非常興奮 他們在英國科學協會宣佈 發現了一種新的單原子氣體 整個會場馬上沸騰了起來 這太令人震撼了 以往人們只認為日常呼吸的空氣中 有氧氣和氮氣 沒想到其中還蘊藏著其他成分 而元素週期表竟然含有整個一粒的元素 等待人類探索 因為這種氣體 懶到不和任何東西反應 大會主席提議 將這種新發現的氣體元素定名為亞 意為懶惰不活潑 在發現了亞元素之後 瑞琉繼續協助拉姆塞開展 對其他稀有氣體探索 隨後 亥、克、乃相繼被發現 1904年 瑞林科學院正式授予 瑞麗諾貝爾物理學獎 拉姆塞諾貝爾化學獎 以表彰他們發現惰性氣體一族 這是諾貝爾獎成立以來的第四次頒獎 瑞麗對科學的涉獵範圍 可遠不只是空氣的成分 她的研究幾乎涵蓋了物理學的各個方面 生學、玻璃論 電動力學、電磁學 液體流動、氣體密度 粘滯性、毛細作用 光的散射她通通都有研究 她是在19世紀末為數不多 知識量達到經典物理學巔峯的人物 她促進了國際電流標準 電阻標準 電動式標準的建立 為瞭解釋天空是藍色這一自然現象 她推導出了分子散射共識 得出光在大氣中 散射的強度是與其波長的四次方 成反比的結論 要解釋天空為什麼是藍色這一問題 首先我們要明白 太陽照到地球的光是白光 白光是由紅橙黃綠青藍紫 七種顏色的光混合而成的 我們可以通過銳利的結論得知 一種光的波長越長 它就越難以被散射 這七種顏色的光之中 紅光是波長最長的光 隨後波長依次變短 紫光的波長是最短的 類似於紅橙黃 這樣波長較長的光 在大氣層幾乎不會被散射 通俗點說 就是會直接照射地面 不容易被空氣分子打散 而藍光則會被空氣中的分子 不斷散射 並不在整個天空都是 而波長相比於藍色更小的紫色光 雖然散射更劇烈 但太陽光中的紫光很少 造不成什麼大影響 所以我們抬頭仰望天空時 天空是藍色的 正午時分 太陽光相對於你幾乎是直射下來的 太陽光走的路程比較短 藍光被散射的比較少 所以你會看到 太陽是紅橙黃綠 青藍紫混合而成的白光 但在清晨和傍晚時分 太陽處於與你較遠的斜對面 光走的路程較長 其中的藍光大部分被散射了 進入你眼睛裡的光 只剩下光波前面 那些波長較長的光 例如紅橙黃 所以你會看到太陽呈紅橙色 天空為什麼是藍色 是自人類文明初見以來 哲學家與科學家們 一直在不斷尋求答案的問題 但就是這個常見的問題 直到20世紀才被瑞麗解決 瑞麗一生獲得過的 科學榮譽數不勝數 例如馬利特獎章 科普利獎章 皇家獎章 朗福德獎章 當然還有諾貝爾物理學獎 當時幾乎所有的物理學大獎 都讓瑞麗拿了個便 獲得諾貝爾獎的第二年 她被委任為了英國皇家學會的會長 這個學會在英國地位 大概相當於中科院在中國地位 而皇家學會會長 則是牛頓曾經坐過的位置 1908年她又被委任為建交大學的校長 她曾作為學生 在這所學校裏用功學習 也曾作為教授 在這所院校裏刻苦研究 而現在她成為了這所 700年校史院校的代言人 除了擁有極高的學術成就以外 瑞麗的人品在科學界 更是廣受讚譽 在與拉姆塞共同發現亞氣時 她沒有想辦法獨吞這一成就 還不斷推辭說成就是屬於拉姆塞的 拉姆塞也有些不太好意思 他認為瑞麗在發現亞氣的過程中 貢獻更大 亞氣的發現者這一頭銜 應當歸於瑞麗 最終二人經過協商才決定 兩個人的署名一同寫上論文 任職卡文迪雪實驗室主任期間 瑞麗不顧當時社會流行的性別歧視 允許女子進入實驗室學習 為了實驗室中的設備更加齊全 她不僅自己捐獻了500英鎊 還從朋友那裏 募起來了1500英鎊 用於擴建設備 當她榮獲了諾貝爾獎的獎金時 將其全部捐贈給了卡文迪雪實驗室 和劍橋大學圖書館 1919年6月30日 瑞麗在埃塞爾克斯郡的 威塞姆去世 享年78歲 她說過的一句話 值得後世的科研工作者們永遠銘記 學問不能和金錢相比 她是絕對不可以自私的 重學術輕財富 這樣的價值觀 正是她能一路走上科學巔峯的原因 也讓她能夠被後世 一代又一代的科學家 學習與讚頌