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        最年長的諾貝爾物理學(xué)獎金獲得者——范德瓦爾斯

        最年長的諾貝爾物理學(xué)獎金獲得者——范德瓦爾斯

         

        得獎時(shí)年歲最大的是荷蘭物理學(xué)家范德瓦爾斯,由于他對已沿用了兩個(gè)多世紀(jì)的理想氣體狀態(tài)方程作 了修正,建立了描述實(shí)際氣體的狀態(tài)方程——范德瓦爾斯方程,在他73歲那年榮獲了諾貝爾 物理學(xué)獎。另外,量子力學(xué)的奠基人海森堡和狄拉克,發(fā)現(xiàn)正電子的巡德森,打破強(qiáng)弱相互作用中能量守恒定律的李政道等,都是在31歲時(shí)獲得諾貝爾物理學(xué)獎金的。在獲獎的科學(xué)家中,也有一些年在七十開外的人,如研究全息照相術(shù)的匈牙利出生的美國物理學(xué)家伽柏、研制出用光波染色活細(xì)胞的顯微鏡的荷蘭物理學(xué)家齊尼克等等。

         

        相關(guān)資料:
          J.D 范德瓦爾斯(Johannes Diderik van der Waals)
          1838年11月23日生于荷蘭的萊頓,父親名叫雅各布.范德瓦爾斯,母親名叫伊麗莎白·范登伯格(Elisabeth van den Burg)。范德瓦爾斯在家鄉(xiāng)結(jié)束了初等教育后,成為一名中學(xué)教員。雖然他因不懂古典語言而未能參加大學(xué)人學(xué)考試,但在1862—1865年期間,他利用業(yè)余時(shí)間在萊頓大學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí),并獲得了數(shù)學(xué)和物理學(xué)的教師證書。
         。保福叮茨辏兜峦郀査谷蔚挛奶匾凰袑W(xué)的教師。1866年到海牙,先當(dāng)該城一所中學(xué)的教師,后任該校校長。
          新的立法取消了理工科大學(xué)生人學(xué)前必

        須受古典語言教育的規(guī)定,使范德瓦爾斯能夠參加大學(xué)考試。1873年他以《論氣態(tài)和液態(tài)的連續(xù)性》這篇論文取得了博士學(xué)位,使他立刻進(jìn)入了第一流物理學(xué)家的行列。在這篇論文中,他提出了包括氣態(tài)和液態(tài)的“物態(tài)方程”,論證了氣液態(tài)混合物不僅以連續(xù)的方式互相轉(zhuǎn)化,而且事實(shí)上它們具有相同的本質(zhì)。關(guān)于范德瓦爾斯第一篇論文中提出的這個(gè)結(jié)論的重要性,在J.C.麥克斯韋的《自然》一書中有這樣的評價(jià):“毫無疑問,范德瓦爾斯的名字將很快出現(xiàn)在第一流的分子科學(xué)家的名單中”,“可以肯定,不止一個(gè)科學(xué)家正在注意學(xué)習(xí)他的論文所用的‘低地荷蘭語’”(麥克斯韋可能想說“低地德語”,但這是不對的,因?yàn)楹商m語有權(quán)自成為一種語言)。后來,他就這個(gè)課題和與此有關(guān)的課題又寫了大量論文,發(fā)表在《荷蘭皇家科學(xué)院學(xué)報(bào)》和《荷蘭年鑒》上,并被譯成多種文字。
          1876年頒布了新的高等教育法,將阿姆斯特丹古老的雅典語學(xué)院擴(kuò)充成綜合大學(xué),范德瓦爾斯被任命為該校第一名物理學(xué)教授。他和同事范托夫(Van‘ t Hoff)、遺傳學(xué)家休戈·德弗里斯(Hugo de vries)使該校聲譽(yù)大增。盡管各處向他發(fā)出盛情的邀請,但他一直忠實(shí)地留在該校,直到退休。
          范德瓦

        爾斯對他論文的課題發(fā)生興趣的直接原因,是克勞修斯的論文中將熱看成是一種運(yùn)動現(xiàn)象,使他想對安德魯斯1869年證明氣體存在臨界溫度時(shí)所作的實(shí)驗(yàn)尋找一種解釋。范德瓦爾斯天才地發(fā)現(xiàn),必須考慮分子的體積和分子間的作用力(現(xiàn)在一般稱為范德瓦爾斯力),“才能建立氣體和液體的壓強(qiáng)、體積、溫度之間的關(guān)系。
          范德瓦爾斯經(jīng)過艱苦的努力,于1880年發(fā)表了第二項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn),當(dāng)時(shí)他稱之為“對應(yīng)態(tài)定律”。這個(gè)定律指出:如果壓強(qiáng)表示成臨界壓強(qiáng)的單調(diào)函數(shù),體積表示成臨界體積的單調(diào)函數(shù),溫度表示成臨界溫度的單調(diào)函數(shù),、就可得到適用于所有物質(zhì)的物態(tài)方程的普遍形式,因?yàn)樵谶@個(gè)方程中,a,b,產(chǎn)這三個(gè)常數(shù)可用特殊物質(zhì)的臨界值來表示,因此在方程中消失。正是由于在這個(gè)定律的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),J.杜瓦才在1898年制成了液態(tài)氫,翁納斯在1908年制成了液態(tài)氦。翁納斯因研究低溫和制成液態(tài)氦而榮獲1910的諾貝爾物理學(xué)獎。他在1910年寫道:“我們一直把范德瓦爾斯的研究看成是實(shí)驗(yàn)取得成功的關(guān)鍵,萊頓的低溫實(shí)驗(yàn)室是在他的理論影響下發(fā)展起來的。十年后,即1890年,關(guān)于“二元溶液理論”的第一篇論文在《荷蘭年鑒》上刊出,這是范德瓦爾斯的又一項(xiàng)重

        大成就。他把物態(tài)方程和熱力學(xué)第二定律結(jié)合起來,創(chuàng)造了一種圖示法,以吉布斯在“非均勻物質(zhì)的平衡”這篇論文中首次提出的形式用一個(gè)面表示他的數(shù)學(xué)公式。為紀(jì)念吉布斯,他把這個(gè)面稱為“w面”,因?yàn)榧妓褂孟ED字母w作為自由能的符號,他認(rèn)為自由能對平衡有著重大意義。二元混合物理論引起了一系列實(shí)驗(yàn),首先是庫恩的實(shí)驗(yàn)。他發(fā)現(xiàn),臨界現(xiàn)象的特征完全可由理論預(yù)言。關(guān)于這個(gè)課題的報(bào)告后來收編人范德瓦爾斯和柯恩斯塔姆教授合著的<<Lehrbuch derThermodynamik>>(熱力學(xué)教程)。
          還應(yīng)當(dāng)提到范德瓦爾斯關(guān)于毛細(xì)現(xiàn)象的熱力學(xué)理論,其基本形式是在1893年首次提出的。該理論認(rèn)為,在液體和蒸氣之間的邊界層存在著密度的逐漸變化,盡管變化是很快的。這個(gè)觀點(diǎn)和吉布斯的不同,吉布斯假設(shè)從液體到蒸氣,密度是突變的。拉普拉斯早年建立了毛細(xì)現(xiàn)象的理論,范德瓦爾斯卻認(rèn)為分子永遠(yuǎn)在作高速運(yùn)動。在臨界溫度附近所作的關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)支持了范德瓦爾斯的觀點(diǎn)。
          范德瓦爾斯獲得了許多榮譽(yù),特別應(yīng)提到的是;他是劍橋大學(xué)的榮譽(yù)博士,莫斯科帝國自然科學(xué)學(xué)會名譽(yù)會員,愛爾蘭皇家科學(xué)院名譽(yù)院士,美國哲學(xué)協(xié)會名譽(yù)會員,法國研究院通訊院士,柏林皇家科學(xué)院通訊院士,比利時(shí)皇家科學(xué)院名譽(yù)院士,倫敦化學(xué)協(xié)會外籍會員,美國國家科學(xué)院外籍院士,羅馬科學(xué)院外籍院士。
         。保福叮茨,范德瓦爾斯同A.M。斯密特(Anna Magdalena Smit)結(jié)婚。妻子早亡,他沒有再結(jié)婚。他們有三個(gè)女兒和一個(gè)兒子。女兒瑪黛萊茵在母親去世后料理家務(wù),照顧父親;伊利莎白是歷史教員和著名詩人;迪代莉卡是英語教師。兒子迪代里克(Johannes Diderik Jr.)在1903—1908年間擔(dān)任格羅寧根大學(xué)物理學(xué)教授,后來繼承父親的職務(wù),在阿姆斯特丹大學(xué)主持物理學(xué)講座。
          范德瓦爾斯的主要愛好是散步和朗誦,特別是在鄉(xiāng)郊散步。1923年8月8日他在阿姆斯特丹逝世。

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