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      帕特森:不經(jīng)意間拯救了世界的科學(xué)家

      2017-04-27 09:03
      人民周刊 2016年24期
      關(guān)鍵詞:帕特森鉛含量鋯石

      隨著帕特森的影響日益擴(kuò)大,到20世紀(jì)80年代,鉛終于被禁止在美國消費(fèi)品中使用。這位計(jì)算出地球年齡的人,同時(shí)也贏得了20世紀(jì)最偉大的公眾健康權(quán)益抗?fàn)幍膭倮?/p>

      計(jì)算出地球年齡的人

      地球的年齡是多少?45億年。有點(diǎn)知識背景的人大概都能說出這個(gè)數(shù)字。但是你能說出是誰發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)字的嗎?想必這一定難倒你了吧!不要慚愧,不只是你,世界上99%的人都不知道這個(gè)答案。

      這個(gè)無名英雄的名字叫做克萊爾·卡梅倫·帕特森。他成功之前只是美國芝加哥大學(xué)一名普通的分子光譜學(xué)博士,可不是什么地質(zhì)學(xué)的權(quán)威專家。

      1945年,二戰(zhàn)剛結(jié)束不久,帕特森作為一名研究生在芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)。當(dāng)時(shí),還沒有人知道地球的年齡究竟有多大,但當(dāng)時(shí)的科學(xué)家已經(jīng)知道,通過對比地球表面的鉛的同位素比例和隕石中鉛同位素的比例,可以推測出地球的年齡,因?yàn)殡E石中的鉛含量就是太陽系中最原始物質(zhì)的含量。人們已經(jīng)計(jì)算出了關(guān)于地球年齡的公式,但是卻無法知道地球最初的鉛的同位素的比例。一旦這個(gè)比例得到確定,整個(gè)方程就變得可解,地球的年齡之謎就被揭開了。

      帕特森的導(dǎo)師哈里森·布朗研究的正是這個(gè)課題,他把在隕石之中尋找鉛含量的任務(wù)交給了自己的學(xué)生。而帕特森正是質(zhì)譜分析方面的高手,他一開始以為這是一件輕而易舉的事情,但很快,他意識到這似乎是不可能完成的任務(wù)。

      計(jì)算過程千辛萬苦

      作為探測地球年齡的第一步,帕特森首先考慮測量鋯石中的鉛含量。鋯石是一種在火山巖中常見的礦石,常常用于制作珠寶。最開始鋯石之中含有鈾,其中的鉛幾乎可以忽略不計(jì)。但是隨著年齡的增長,其中的鈾會(huì)緩慢轉(zhuǎn)化成鉛。如果鋯石中的鉛含量越多,說明年齡越長。成功測量出鋯石中的鉛含量后,就能采用相同的方法測量隕石中的鉛含量,鉛含量越高,說明時(shí)間越久遠(yuǎn)。

      當(dāng)帕特森對鋯石鉛含量進(jìn)行測量的時(shí)候發(fā)現(xiàn),相同微粒的鉛含量的結(jié)果數(shù)值每次都偏差很大。也就是說,帕特森每次測量,鋯石里的鉛數(shù)值都不一樣,這可愁壞了帕特森,就像沒有了一把標(biāo)準(zhǔn)的尺子,連一個(gè)恒定的參照物的數(shù)值都沒有,如何去測量隕石和地球的年齡?

      帕特森絞盡腦汁,最后發(fā)現(xiàn),可能是實(shí)驗(yàn)室或者空氣里存在鉛,影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在那個(gè)年代,是沒有現(xiàn)在這么精密的空氣過濾設(shè)備的,而且他的這個(gè)項(xiàng)目根本沒人重視,所以也就沒有稍微像樣一點(diǎn)的技術(shù)支持。沒有有效的純凈環(huán)境,是帕特森遇到的最大難題,但他并沒有打退堂鼓,而是犯起了“?!眲艃海瑢ζ婆f的實(shí)驗(yàn)室反復(fù)打掃清洗,盡量讓他的實(shí)驗(yàn)室變得無鉛,然而事實(shí)證明并沒有什么用,最后的結(jié)果還是偏差百倍。

      一個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)

      如此看來,只有“?!眲艃菏遣粔虻?,帕特森開始想設(shè)計(jì)一間全新的實(shí)驗(yàn)室——超級潔凈室,但是他缺乏經(jīng)費(fèi)。幸運(yùn)的是,他的導(dǎo)師哈里森調(diào)任到了加州理工學(xué)院,并把他也帶了過去。加州理工有著優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境,給帕特森的研究提供了便利。終于,在他研究鉛數(shù)值的第七年,帕特森終于完成了自己的心愿:在加州理工制造出第一個(gè)超級潔凈室,這是世界上第一個(gè)無塵超潔凈實(shí)驗(yàn)室。

      解決這至關(guān)重要的第一步,花費(fèi)了帕特森7年的研究時(shí)間!在所有人都放棄的時(shí)候,他仍堅(jiān)持著,解決了第一個(gè)問題后,帕特森的研究飛速地前進(jìn)著。終于在一個(gè)夜深人靜的夜晚,帕特森成功地算出了地球的年齡45億年這個(gè)數(shù)字!

      這是一個(gè)多么了不起的發(fā)現(xiàn)!按常理怎么也得獲得個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)吧。但不幸的是,當(dāng)時(shí)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)都沒有興趣投給新興的交叉地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域,物理學(xué)獎(jiǎng)的評委不認(rèn)為他的研究屬于物理,化學(xué)獎(jiǎng)的評委也不認(rèn)為屬于化學(xué)。45億年這個(gè)數(shù)字,直到十幾年后才放進(jìn)地質(zhì)教科書中,即便如此,在過去30年中超過50本教科書中,只有4本在說起地球年齡這個(gè)數(shù)字時(shí)提到帕特森這個(gè)名字。他只是個(gè)貧窮的小講師,更要命的是,為了全身心投入研究,他無暇參與終身教授的職稱申請。

      鉛殺手,那么近

      帕特森在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),“除鉛運(yùn)動(dòng)”所消耗的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)比分析鋯石的時(shí)間要長。但是在這個(gè)過程中,帕特森發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)發(fā)表的上萬份有關(guān)日常生活中的鉛含量的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的:日常生活中的鉛污染遠(yuǎn)比我們所認(rèn)為的要嚴(yán)重。帕特森認(rèn)識到鉛是生活中無處不在的污染的時(shí)候,大多數(shù)人甚至不知道它在我們身邊的存在。

      在對實(shí)驗(yàn)室鉛干擾排除的過程中,帕特森開始研究鉛是如何傳播的。他仔細(xì)研究了海水中深層和淺層中鉛的含量,又一次發(fā)現(xiàn)他的原始數(shù)據(jù)無法解釋了:深海中鉛只有少部分,但到了淺水和水面上,鉛的含量高出幾百倍。經(jīng)過進(jìn)一步研究,帕特森發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更驚人的事實(shí):淺層海水中這些鉛是近年才出現(xiàn)的!

      究竟是什么東西能給全球的海洋帶來那么多的鉛?帕特森和他的老師哈里森在偶然中談起這個(gè)問題,在老師的啟發(fā)下,帕特森通過更多調(diào)查發(fā)現(xiàn),鉛污染最嚴(yán)重的海洋是靠近汽車交通發(fā)達(dá)的美國東西海岸。帕特森因此得出結(jié)論:這些鉛來自于鉛汽油。

      現(xiàn)在有點(diǎn)常識的人都知道,鉛是有毒的,能帶來全身性的致命的神經(jīng)毒害。但是過去的人卻并不知道這一點(diǎn),從古羅馬時(shí)代起,鉛一直是人類的寵兒。古羅馬人對鉛有著極為狂熱的追捧,用這種奇妙的金屬所制作的器皿,光亮閃爍,不像銅器那樣產(chǎn)生令人討厭的綠銹;貴族們愛喝的葡萄酒中若加上這種金屬粉,可以除掉酸味,還可使酒醇香甜美;對愛美的人來說,這種金屬粉制成的化妝品,可讓貴族夫人們的皮膚更白……簡直是神恩賜的最棒的東西!

      到了20世紀(jì)中葉,隨著科學(xué)的進(jìn)步,人類已經(jīng)開始逐漸了解到鉛的危害性了,不過這只是在實(shí)驗(yàn)室里的說法,公眾對鉛的理解和古羅馬人沒啥兩樣。這是因?yàn)殂U便宜、好用、延展性好、制造簡單,而鉛中毒是需要一個(gè)累積過程的。而且,進(jìn)入20世紀(jì),廣告業(yè)已經(jīng)開始影響人類的生活和觀念,含鉛油漆的廠商們利用廣告大肆宣傳鉛的無害,蒙蔽了公眾。

      勇敢的真相揭露者

      帕特森研究出真相后,立即著手發(fā)表學(xué)術(shù)論文,對含鉛汽油做出討伐。沒想到卻因此得罪了美國“最有權(quán)勢的人”,這些人并不是政客和總統(tǒng),而是那些財(cái)閥和巨頭,其中就有美國整個(gè)鉛工業(yè)和石油工業(yè)的巨頭。

      工業(yè)巨頭們反擊的第一步就是阻斷帕特森的研究基金,接下來的第二步是操縱帕特森所在的加州理工學(xué)院的董事會(huì)給他施壓,甚至以解雇相要挾。與這些石油大亨相比,帕特森簡直就是一只小螞蟻。

      可是他們低估了這只小螞蟻堅(jiān)持真相的決心。帕特森是那種越不讓他去研究,他就越要去研究的科學(xué)家,這種固執(zhí)使得他能花費(fèi)7年時(shí)間,只為了探尋“地球的年齡”。

      工業(yè)巨頭們的打壓越來越多,帕特森的調(diào)查不但沒中斷,反而更起勁。那幾年,他的足跡遍布格陵蘭到大西洋的許多地方——他甚至來到南極,向下挖掘200米,找到幾百萬年前的冰芯。通過對其氣泡中空氣的研究,帕特森發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在空氣中的鉛含量是過去的幾百倍。

      帕特森不斷把論文和成果投向雜志社,寄給政府高官。終于,在一名州議員的幫助下,美國國會(huì)于1966年主持了關(guān)于鉛的聽證會(huì)。為了干擾聽證會(huì),巨頭們特地運(yùn)作,把聽證會(huì)選在了帕特森在南極洲的時(shí)間,以避免帕特森參加。

      但帕特森卻出人意料地趕上了聽證會(huì)的舉行。聽證會(huì)上,石油公司的律師找到化學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威專家為他們作證,并嘲笑帕特森只是加州理工學(xué)院一名小小的技術(shù)員,沒有任何實(shí)際的學(xué)術(shù)地位。但帕特森不為所動(dòng),列舉了大量數(shù)據(jù)來一一駁斥石油公司的謬論。

      得益于當(dāng)時(shí)風(fēng)起云涌的環(huán)保運(yùn)動(dòng),帕特森的影響日益擴(kuò)大,到20世紀(jì)80年代,鉛終于被禁止在美國消費(fèi)品中使用。這位計(jì)算出地球年齡的人,同時(shí)也贏得了20世紀(jì)最偉大的公眾健康權(quán)益抗?fàn)幍膭倮?

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