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人物纪事:稳定素地球化学提出者、参与曼哈顿计划和提出月球起源假说—— 哈罗德·克莱顿·尤里

已有 2199 次阅读 2023-3-15 07:12 |系统分类:人物纪事

    哈罗德·克莱顿·尤里(Harold Clayton Urey,1893年4月29日-1981年1月5日),美国著名同位素地球化学家、物理学家。尤里出生于1893年4月29日,在美国印第安纳州的一个小镇上长大。他从小就对科学感兴趣,喜欢阅读和实验。他在蒙大拿大学和加州大学伯克利分校接受了高等教育,并在1923年获得了博士学位。他先后在哥本哈根、苏黎世、普林斯顿等地与一些杰出的物理学家合作研究,并在1931年年底,在芝加哥大学实验室里做出了一个惊人的发现:氘(重氢)。氘是氢的同位素之一,与普通氢相比,多了一个中子。尤里利用分馏法从水中分离出了微量的氘,并用质谱仪和光谱仪进行了鉴定。这个发现对于原子核物理、同位素化学和生命起源等领域都有重要意义,并使尤里于1934年获得了诺贝尔化学奖。1947年提出了“稳定同位素地球化学”的概念,并建立了基于简谐振动和刚性转动近似的Urey模型或Bigeleisen-Mayer公式,用于计算不同温度下的同位素分馏系数。

Harold Clayton Urey

参与曼哈顿计划:尤里不仅是一位优秀的化学家,也是一位有社会责任感和良知的公民。他曾经参与过第二次世界大战期间最秘密也最具争议性的科研项目:曼哈顿计划(Manhattan Project),即制造原子弹的计划。尤里作为项目中最重要的科学家之一,主要负责用同位素分离法提纯铀-235,这是制造原子弹所必需的核裂变材料之一。他还参与了其他方面的研究和咨询工作,并见证了1945年7月16日在新墨西哥州阿拉莫戈多沙漠进行的第一次原子弹试验。尤里对于原子弹的制造和使用有着复杂而矛盾的情感。他一方面认为这是一项伟大的科学成就,另一方面又担心这会给人类带来灾难。他曾经多次呼吁和平利用核能,反对核武器的扩散和滥用。他也曾经参与了一些反核运动和组织,如美国科学家联合会(Federation of American Scientists)等。

提出月球起源假说: 你知道月球是怎么来的吗?你可能会说,它是地球的伴星,一直陪伴着我们。但是它为什么会成为地球的伴星呢?它是从哪里来的呢?这些问题曾经困扰了许多科学家,直到一个人提出了一个大胆而革命性的假说,解开了月球起源的谜团。他就是哈罗德·克莱顿·尤里(Harold Clayton Urey),尤里在物理学领域取得了巨大的成就,但他并没有满足于此。他还对地球科学、天文学、生命科学等其他领域有着浓厚的兴趣,并在这些领域做出了开创性的贡献。其中最著名的就是他在1952年提出的月球起源假说(Urey's hypothesis)。尤里认为,月球是由地球早期被一个火星大小的天体撞击后飞溅出来的物质凝聚而成的。这个假说解释了月球和地球之间的相似性和差异性,如化学成分、密度、自转周期等,并为后来更详细和完善的巨撞假说(giant impact hypothesis)奠定了基础。尤里不仅提出了这个假说,还积极地推动了月球探测和采样计划,以验证他的理论。他曾经多次向NASA提供咨询和建议,并亲自参与了阿波罗计划(Apollo program)中月岩样品分析工作。他被誉为“月球之父”(Father of the Moon),并有一个月球上的陨石坑以他的名字命名:尤里陨石坑(Urey crater)。

 研究生命起源:尤里不仅关心月球是怎么来的,还关心生命是怎么来的。他在1949年提出了一个著名的假说,认为生命起源于地球早期的原始大气中,通过电子放射或闪电等能量源,将大气中的一些简单无机分子转化为复杂有机分子,如氨基酸、核苷酸等,这些分子是构成生命的基本单元。尤里的假说激发了他的学生斯坦利·米勒(Stanley Miller)和其他科学家进行一系列实验,模拟原始大气中的化学反应,并成功地合成了多种有机分子。这些实验被称为“尤里-米勒实验”(Urey-Miller experiment),是生命起源研究领域的里程碑。尤里还对地球和太阳系内其他行星的历史和演化有着深入的研究。他提出了一种方法,利用同位素比例来测定岩石和陨石的年龄,并用这种方法推断出地球、月球和火星等行星形成于约46亿年前。他还对彗星、小行星、陨石等天体进行了详细的分类和分析,并探讨了它们与太阳系起源和演化之间的关系。

米勒-尤里实验

获得诺贝尔奖:尤里在物理学、化学、地球科学、天文学、生命科学等多个领域都做出了杰出而广泛的贡献,被誉为“20世纪最伟大的科学家”(The greatest scientist of the 20th century)。尤里在1934年获得了诺贝尔化学奖,以表彰他在同位素研究方面的杰出贡献。他是第一个也是唯一一个因为发现重氢而获得诺贝尔奖的人。他还曾经多次被提名为诺贝尔和平奖候选人,以表彰他在反核运动和和平利用核能方面的努力。尤里在1968年1月5日逝世,享年74岁。他留下了一笔巨大的科学遗产,为后人提供了无穷的启示和灵感。他是一个真正的跨领域的科学家,一个不断探索和创新的先驱,一个对人类福祉有着深切关怀的智者。

参考文献:

  • Urey, H. C. (1952). The planets: Their origin and development.Mrs. Hepsa Ely Silliman Memorial Lectures. Document in which Urey describes the carbonate–silicate geochemical cycle controlling the long-term climate on Earth during the geological ages (see Berner, Lasaga and Garrels (1983) on the subject).

  • Berner, Robert; Lasaga, Antonio; Garrels, Robert. The carbonate-silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric carbon dioxide over the past 100 million years. American Journal of Science. 1983,

  • Arnold, James R; Bigeleisen, Jacob; Hutchison, Clyde A., Jr. Harold Clayton Urey 1893–1981. Biographical Memoirs. 1995: 363–411 [August 7, 2013]

  • Catherine Brahic. Volcanic lightning may have sparked life on Earth - earth - 16 October 2008 - New Scientist Environment. NewScientist. [2008-10-17]. (于2008-10-20).





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1 李升伟

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