美國化學家，1934年諾貝爾化學獎得主哈羅德·克萊頓·尤里逝世

 

哈羅德·克萊頓·尤里(HaroldClaytonUrey)美國宇宙化學家、物理學家。1893年4月29日生於美國印第安納州的沃克頓。因發現氘(重氫，氫的同位素)而獲得1934年諾貝爾化學獎。

 

一個帶有錯誤的假設，導致了成功的發現

 

1931年，物理學家伯奇和天體物理學家門澤爾根據他們的實驗結果，首先提出了“氫除含有原子量大約為1的一些原子外，還含有原子量大約為2的一些原子，後者的嘗試約為1/4500”的假說。

 

當時在美國哥倫比亞大學工作的尤里教授對這一假說非常感興趣。因為他對這個問題已經思考過很長時間了，他認為，如果讓液態氫在低溫下蒸發，很可能使原子量為2的氫得到富集。

 

1931年秋天，尤里得到幾立方毫米液氫。通過光譜分析，發現了一些新的譜線，它的位置正好與預期原子量為2的氫譜線一致，從而發現了重氫。根據尤里的建議，重氫被命名為DEUTERUM(中文譯為氘)，在希臘語中是“第二”的意思。

 

但是，正當尤里因發現了氘而獲得諾貝爾化學獎的時候，英國傑出的實驗物理學家和化學家阿斯頓發表文章指出，伯奇和門澤爾的測量是有錯誤的，阿斯頓用質譜法測得的氫原子量是1．00881，代替了原來的1．0078。這就等於宣告伯奇和門澤爾原來對氫原子量的爭論和作出的判斷是不正確的。 那么，尤里是怎樣看待這件事呢?在獲得諾貝爾獎時，尤里的一段話正好表明他的態度：“當我的講演稿已經寫好以後，阿斯頓用新的測量證明，伯奇和門澤爾在1931年的預言是錯誤的。但我不想因此而修改我的講演稿了。因為，伯奇和門澤爾的預言是在發現前就作出的。因此這個預言十分重要，沒有這個預言，我就不會去尋氘了。”

 

刻苦求學之路

 

哈羅德·克萊頓·尤里出生於美國印第安納州的沃克頓，在他6歲的時候，在鄉間當牧師的父親去世了。後來，母親改嫁，繼父也是一位牧師，他幫助尤里完成了幼年的教育，1911年，他中學畢業，沒有足夠的學費，無法繼續上大學，只好自己想辦法。

 

碰巧，鄉下的一所學校缺少一名教師，尤里覺得去當一名教師既可以解決目前的生活問題又可以解決目前的生活問題又可以籌集上大學的費用。於是他成了鄉村學校的教師，一乾就是3年。

 

1914年，尤里進了蒙大拿大學，開始他的專業是動物學，後來改讀化學。

 

上大學之後，困擾尤里的仍然是經濟問題，為此，尤里的確傷透了腦筋。為了節約開支，他沒有租公寓住，而是在學校的一處空地上自己搭了一個帳篷，在裡面學習、生活。他還儘可能的利用假期到外面去做工以解決學費不足。

 

尤里畢業的時候，正值第一次世界大戰期間，他先在費城一家化工廠找到了工作，當化學分析員。工作兩年後，他又回到母校當起化學講師。1921年，他進入加利福尼亞大學攻讀博士學位，他的指導教師是路易斯。路易斯曾預方自然界存在著原子量是普通氫原子量兩倍的氫的同位素，這一觀點明顯地影響了尤里，對他發現重氫起著推動作用。他的博士論文就是研究雙原子氣體性質的。他以優異的成績取得了博士學位。1923年他得到美國——斯堪的那維亞基金學會獎學金的資助，去丹麥哥本哈根大學理論物理研究所跟波爾教授專門研究原子結構理論。

 

發現氫的同位素——氘

 

1931年，物理學家伯奇和天體物理學家門澤爾提出了有關氫同位素的假說。尤里知道這件事的第二天就開始設計尋找氫同位素的實驗，他設計了用分餾的方法來發地找重氫。

 

這一年秋日的某一天，美國標準計量局的布里克維吉把蒸發了大量液態氫之後剩下的最後幾滴氫裝在容器里，送給尤里做實驗。尤里通過光譜分析，終於分辯出兩種不同的氫來。

 

大約5千個氫原子中有一個重氫。普通氫原子含有一個質子和一個電子，原子量為1。重氫則多了一個中子，原子量為2。如果重氫與氧原子結合，就生成重水。它比普通水重10%左右，比重是1：108，最大密度溫度是11.22℃。重水在許多性質上與一般水不同。

 

重水的冰點是3.8℃，沸點是101.42℃。一些動物，如蝌蚪不能在重水中生存。一些植物種子澆了重水之後也不能生長發芽。

 

但重水在原子核反應堆里能降低中子速度，又幾乎不吸收中子，因而在原子核反應堆里是最好的中子減速劑。世界上最早的純重水是尤里的教師路易斯在實驗室中製得的。

 

1934年，在尤里發現氘之後的第3年，他被授予諾貝爾化學獎。這一年他僅41歲。一個發現在短短的3年內就為科學所接受並授予諾貝爾獎，這種情況在歷史上是不多見的。

 

在實驗室里參加反法西斯的戰鬥

 

第二次世界大戰期間，尤里參加了美國政府研製核子彈的“曼哈頓計畫”。尤里利用他掌握的同位素化學方面豐富的知識，對於生產第一顆核子彈起了很大作用。

 

製造核子彈必須把鈾235和鈾238分離開來。尤里負責研究分離方法。他的辦法是，首先使鈾變成鈾的氯化物，使它以氣態存在。然後使這些氣體通過鑽有許多細孔的板，當它們通過細孔時，較輕的鈾235分子擴散的速度要比較重的鈾238銷快一些。這樣一來，在通過多孔板之後，氣體中鈾235的含量就會提高，連續通過約5000道多孔板，鈾235的含量就達到所需要的標準了。

 

第一顆核子彈就是用這種方法分離出來的鈾製成的。

 

尤里當初是懷著對德意日法西斯強烈的憤恨參加到“曼哈頓計畫”中。他和其他科學家一道努力製造出了核子彈。但是核子彈的巨大破壞力給和平的居民帶來了可怕的災難。

 

因此，尤里堅決反對使用原子武器。特別是他一生最後十多年裡，通過公開講演和發表文章呼籲禁止核武器，他在臨終之前還一再強調，原子能只能用於和平目的。

 

戰後，尤里相當一部分精力從事宇宙化學方面的研究。他研究了地球、隕石、太陽及其他恆星的元素豐度及同位素豐度。1953年他與學生米勒設訐了一套儀器，模擬原始地球大氣的成分和條件，在甲烷、氨、氫和水蒸氣混合物中，連續進行了一星期的火花放電後，形成了十多種胺基酸。這說明在原始大氣中產生蛋白質是可能的。這為生命起源的研究提供了一個方向。

 

1981年1月6日，87歲高齡的尤里病故。