董望

美国科学家约翰·斯塔普

在现代的实验室，科学家们有许多仪器设备和动植物“模特”协助实验，但即使如此，意外和事故还是时有发生。几十年前的科学家在进行实验的时候，条件更加简陋，他们靠着不怕死的勇气做出了巨大的贡献，一起来看一看这些真正的勇士吧。

嗅出来的新元素

在自然界中，许多元素常常伴生在一起，现在科学家可以用光谱分析、扫描电镜等方法和设备判断元素的组成。但以前，这些方法都没有条件去做，那时候的科学家只能像品鉴食物一样，“望闻问切”区分元素，金属元素钌正是被科学家嗅出来的。

钌与其他金属共生在矿石中，克劳斯经过多个步骤才将其分离出来。

铂是一种贵金属，为了获取铂，科学家会将含铂的矿石溶解在强酸王水中，但即便经过王水的“洗礼”，矿石也不能完全溶解，容器底部沉积有一些矿石残渣。由此，当时的俄国化学家卡尔·克劳斯猜想，这些残渣应是另一种不能与王水反应的元素。该如何证明这个想法呢？对此，克劳斯有独门秘诀：此前，他曾靠灵敏的鼻子发现了另一种新元素锇。

1840年，克劳斯购买了一份铂矿石样品，在彻底用王水浸泡后，克劳斯取出了其中的黑色沉淀物。当他凑近嗅闻后，闻到了一股类似臭氧的独特气味，这是具有强氧化性的元素独特的气味，是铂不具备的。

克劳斯继续对沉淀物进行了包括碱化、氨化和煅烧等一系列操作，最终得到了一块海绵状的金属，他判断这块金属就是他要找的新元素，因为在操作过程中，产物始终都带有臭氧的气味。

为了确认这个发现，在煅烧金属前，克劳斯还尝了一口液态的氨化物，结果获得了满嘴的水泡——这是强氧化物对口腔的腐蚀造成的，这些水泡整整三个星期才消除。

克劳斯将他获得的金属和论文寄给了当时的学术权威，但他的发现遭受了多次的否决，他们认为这不过是已发现的两种元素的混合物。但克劳斯并不气馁，他继续进行实验且不断阐述自己的观点，用了4年的时间，克劳斯最终说服了同行，承认了他的发现。谦虚的克劳斯沿用了前人的命名，将他发现的这一元素命名为“钌”。

但是，成功的代价是巨大的，克劳斯不仅付出了大量的时间，更让人难过的是，68岁时，克劳斯就因肺炎去世，他的呼吸道因长期嗅闻化学药物受到了严重的伤害。

现在，钌元素以作为光催化剂闻名于世界，已有两个化学家因制造出含有钌元素的光催化剂获得了诺贝尔奖。2016年，美国南加州大学的研究人员制造出了一种新的含钌催化剂，可以从空气中捕获二氧化碳，并直接转化为甲醇燃料，转化率高达79%，效率远超太阳能电池，与绿色植物相比也不遑多让。未来，当我们用钌催化剂进行类光合作用时，必会想起不惧生命危险、坚持不懈的化学家——卡尔·克劳斯。

撞出来的安全带

汽车上的安全带是我们司空见惯的，但是安全带能承受多大的撞击力，科学家们是依靠什么标准来设计它的呢？有一位科学家曾亲身上阵，体验过安全带的安全极限。

约翰·斯塔普坐在即将出发的火箭车上

美国科学家约翰·斯塔普是一位通才，他具有生物物理学博士和医学博士双重学位，与其他的医生不同，他更喜欢通过物理实验研究人体极限。斯塔普在美国空军担任军医，在一次飞行任务中，他将自己锁在机尾65个小时，没有携带诸如降落伞、氧气瓶等任何安全保障设备，目的是了解人体在空气稀薄的平流层，如何承受脱水、缺氧、僵硬等不良反应。承受了许多痛苦后，斯塔普幸运地活了下来，他发现在飞行前吸上半个小时的纯氧，就几乎可以避免一切不良反应。这次实验的成功增强了他的信心，斯塔普开始了更多极限挑战。

20世纪五六十年代的世界并不安全，美国空军经常遭遇袭击，常常发生坠机事件。美国军方想知道，人体能承受多大的气压，从而设计出最大限度保证安全的弹射椅和安全带，斯塔普接受了这个任务。为了模拟高速飞机坠落时的大气压，斯塔普请人建造了一条两千米长的轨道，这条轨道上行驶着一辆特殊的“汽车”——以火箭驱动的汽车。可以想象，这辆车的时速有多快，骤停时的冲击力又有多大，世界上最疯狂的过山车也比不上它。

刚开始，火箭车的乘客还是人体模型，但是斯塔普对实验结果有很多疑问。按照理论计算结果，人体承受的加速度极限是18个重力加速度，但在實验中，火箭行驶的加速度达到了30个重力加速度，而模型并没有受到损伤。人体的承受极限到底有多大呢？斯塔普按捺不住跃跃欲试的心，决定亲自坐上火箭车，实际感受一下火箭车的速度与激情！

斯塔普通过搭载不同数量的火箭体验了不同的重力加速度，与人体模型的结果相同，在火箭车的加速度达到35个重力加速度时，斯塔普仍然安然无恙，他笑言“只是有点头晕”。还不满足的斯塔普设计了时速更快的火箭车，新款火箭车能在5秒内就加速到超音速，1.4秒后就要开始减速，才能保证在到达终点时停下来。在这个过程中，斯塔普承受了高达46.2个的重力加速度。这次，斯塔普终于受到了“教训”：眼球血管爆裂，视网膜脱落，肋骨断裂，牙也掉了几颗。好在这些看似严重的伤势经过了几个月的调理得到了恢复，斯塔普也没有什么后遗症，最终活到了89岁。

斯塔普以自己的亲身经历证明了人类在遭遇紧急减速或碰撞时，只要得到合理的保护是完全可以存活且不会造成永久伤害的，斯塔普大无畏的“寻死”精神给安全带的制造留下了宝贵的实验数据。

实验时，斯洛廷用螺丝刀隔开两个钚半球，但螺丝刀的意外脱落导致了悲剧发生。

撕开钚半球后，斯洛廷受到严重核辐射，肌肉溶解，皮肤肿胀。

掰出来的新世界

二战后期，美国“曼哈顿计划”研制出了世界上第一颗原子弹。在原子弹试验成功后，遗留下了两块半球形的核燃料——钚，理论计算认为，这两块钚一旦相遇，就能像原子弹一样爆炸。

加拿大物理学家路易斯·斯洛廷接到了这样一个任务，寻找钚球的临界质量，至少多大的两块钚相遇会直接引爆，原子弹试验后留下的这两块半球形钚就成了最好的实验材料。斯洛廷通常是这样研究的：一手紧抓铍制的半球缓慢靠近钚半球，作为制造裂变反应的起始步骤，观察钚半球的反应状态，以此确定钚的临界质量。另一手用螺丝刀维持着上下两个钚半球的空隙，同一时间助手移走平常分隔钚半球的填隙片。

此前实验都安然无恙地进行着，但1946年5月21日，意外发生了。当助手将填隙片移走后，螺丝刀打滑，落到了地上，这意味着两个钚半球再也没有间隔了。合到一起的钚球迅速反应，向外辐射出大量电子，空气被电离后变蓝，人们能感受到扑面而来的热浪，这是一场剧烈核爆的前兆。可以预见，如果反应继续，别说实验室，整个城市都将被夷平。

在千钧一发的时候，斯洛廷果断用手撕开两块钚半球并丢在地上，阻止了这一场核爆炸，同时挽救了在场乃至整个城市的无数条生命。但斯洛廷本人却受到了巨量的輻射，测算结果显示，他受到的辐射相当于距原子弹中心1500米处的辐射量。9天后斯洛廷就医治无效，去世了。斯洛廷以生命为代价测出了钚的临界质量，同时也警示后人，实验时一定要注意规范操作，避免悲剧的再次发生。

科学家进行科学研究，不仅需要具备智慧和运气，为了求知而舍生忘死的勇气同样让人铭记。