佩兰

佩兰（Jean-Baptiste Perrin，1870—1942），法国巴黎索本大学教授，法国物理学家、化学家，以实验证实布朗运动力一程，并求得阿佛伽德罗常数。1926年获诺贝尔物理学奖，以表彰他在物质不连续结构方面的工作，特别是对沉积平衡的发现。

人物经历

1870年9月30日出生于法国里尔。他的父亲是一位军官，在法国-普鲁士王国战争中阵亡。佩兰和两个姊妹在艰难困苦的环境中由母亲抚养成人。中学阶段，佩兰在巴黎路易中学和詹森-沙利中学学习。他在部队服役一年之后，即在1895年，成为高等师范学校合格的预备生，两年后获得了博士学位。佩兰在师范学校求学期间受他老师布里劳茵的影响特别深。布里劳茵是一位路德维希·玻尔兹曼“统计力学”的拥护者，也是威廉·奥斯特瓦尔德和恩斯特·马赫“唯能论”的公开反对者。1896年，佩兰由于做了阴极射线实验和对威廉·伦琴当时发现的X射线进行初步研究而获得英国皇家学会的焦耳奖金，他在这方面的研究为后一年的博士学位论文打下了基础。

在取得学位后不久，佩兰结了婚，并在索邦大学担任物理化学课程的教学工作，在这里，他写了物理化学原理的专著（1903年）。他所研究的课题包括阴极射线（他从实验中证明阴极射线不是当时物理学家所想像的辐射波，而是带负电的粒子。这些实验为1897年汤姆逊对这些粒子的荷质比的实验作了准备）、 X射线以及普遍关心的原子假设(例如，1901年他提出了原子类似于微型的太阳系)、离子迁移的实验、电解溶液如何转移它的电荷到容器壁(由于接触而带电)等。1903年， “狭缝超级显微镜”的发明，使得佩兰对胶体粒子行为的研究，特别是布朗运动问题的研究感到兴趣。当时，科学思想战线上争论最激烈的是原子和分子究竟是否存在的问题。1905年4月5日，阿尔伯特·爱因斯坦发表了两篇关于液体中悬浮粒子运动的论文，不仅在理论上完全解决了1827年发现的布朗运动，而且也提出了测定分子大小的新方法。在这篇文章的末尾，爱因斯坦寄希望于某些探索者承担这一理论预言的实验检检。1908年，这个问题引起了佩兰注意，1908年他对这一课题开始进行一系列的经典实验。使佩兰受到启发的是实验时布朗运动的胶体悬浮粒子在处于平衡状态中应于一定的方向上垂直地分布这些粒子。当实验上发现它们的数目随高度增加而指数地减少时，以及当证明这种变化(因此阿莫迪欧·阿伏伽德罗常数有一定数值)之后，根据动力学理论和1905至1906年间朗之万、阿尔伯特·爱因斯坦等人关于布朗运动的理论文章，佩兰知道自己的工作跟他们的结果是相一致的。

在附加的实验中，佩兰证明了斯托克斯定律对于0.1微米的粒子是有效的。1909年，佩兰的学生也证明了爱因斯坦所预言的经受布朗运动的绘定粒子的平均位移同观测时间的平方根成正比的正确性。同年间，佩兰还继续完善并推广了他原来的实验(例如，他证明了爱因斯坦关于旋转布朗运动的公式)。佩兰发现，当胶体溶液中引力场与分子运动之间呈现平衡时，在某种情况下，可以从密度的分布准确地计算出原子的实际大小，这使他的声誉大为提高。佩兰这一重要的发现，终于以无可辩驳的实验数据证明了原子是确实存在的，从而迫使最顽固的原子论反对者威廉·奥斯特瓦尔德和恩斯特·马赫等人不得不认输。这样，一时甚嚣尘上的反原子论的唯心论终于宣告彻底破产，人们普遍接受了原子论的观点。1913年发表的《原子》是佩兰最有名的著作。该书出版多次，并被译为各种文字。

在这些年代中，佩兰的杰出工作受到科学界极大重视和赏识，并获得了各种荣誉。1909年他被授予加斯顿·普兰特金；1912年被授予波洛尼亚的瓦劳利奖金；1914年被授予巴黎科学院的拉卡兹奖金。索邦大学还特别任命他为物理化学的领导，他保持这一职位长达30年之（1910—1940）；1911年和1921年，他先后两次被邀出席非常有影响的索尔维会议；1923年被选为法国科学院院士（1938年成为科学院院长）。他还获得了八种荣誉学位和七个国外科学院院士。1926年，他以物质结构不连续性的研究成果，特别是淀积平衡的发现荣获诺贝尔物理学奖金。

佩兰作为一位军官对潜艇和其他军用设施的传声检测设备作过研究，1918年和1921年间，研究了荧光现象以及光与物质之间的相互作用，同时，还对当时所流行的原子核问题阐述了他的见解，并推测了太阳能的起源以及关于核反应的性质等。在随后的年代中，作为一个社会主义的信仰者，佩兰逐渐地参与发展法国科学的社会化。1930年底，他负责建立国立科学研究中心并在巴黎建立公开的法院。1940年，他由于公开地反对纳粹，被迫离开法国。他来到美国后，帮助创办了纽约的法文大学。这时他的儿子在美国哥伦比亚大学任教，早在1913年佩兰自己曾经是那里的一位交换教授。1942年4月17日，佩兰在美国纽约逝世。战后，他的遗体移到家乡埋葬。

科学贡献

佩兰的科学贡献不仅限于他对布朗运动的研究。1895年，他证明了阴极射线具有负电荷性质。他通过多种方法确定了阿伏伽德罗常数（现在称为阿伏伽德罗常数）。他将太阳能解释为氢的热核反应所致。1919年，佩兰提出核反应可以为恒星提供能源的观点。他意识到氦原子的质量小于四个氢原子的质量，并且阿尔伯特·爱因斯坦的质能等价关系意味着核聚变（4 H → He）可以释放足够的能量，使恒星发光数十亿年。美国化学家威廉·德雷珀·哈金斯在1915年首次提出了类似的理论。贝特和卡尔·弗里德里希·冯·魏兹萨克在1930年代确定了恒星核合成的详细机制。

个人生活

作为一个社会主义的信仰者，佩兰逐渐地参与发展法国科学的社会化。

外部链接

参考资料

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