當我告訴人們,我發現了準晶體的時候,所有人都嘲笑我。但我并不在意,我知道我是對的,他們是錯的,時間終于證明了這一點。
——謝赫特曼
在滾滾歷史長河之中,總有一些人,他們勇敢無畏,敢于挑戰當時的權威,即使遇上百般阻撓,也堅持己見,毫不動搖。哥白尼、伽利略、波爾……他們的堅持到底有沒有意義?時間早已說明了一切。我們的文明發展到今天,離不開全人類的共同智慧,也離不開這些勇敢者的堅持。本文的主角——謝赫特曼,也是一位敢于挑戰權威、堅持己見的勇士。
2011年10月5號,瑞典皇家科學院宣布,將諾貝爾化學獎授予以色列科學家達尼埃爾·謝赫特曼,以表彰其發現準晶體。諾貝爾獎的巨大影響,使謝赫特曼的事跡浮現在世人面前。
謝赫特曼,1941年生于以色列特拉維夫,1972年從位于以色列海法的以色列工學院獲得博士學位,隨后在美國俄亥俄州賴特一帕特森空軍基地航空航天研究實驗室從事了3年鈦鋁化合物研究。1975年,謝赫特曼進入以色列工學院材料工程系工作。1981年至1983年,謝赫特曼利用假期赴美國約翰斯·霍普金斯大學從事合金研究。1996年當選以色列科學院院士,2000年當選美國國家工程院院士,2004年當選歐洲科學院院士。
謝赫特曼首次發現準晶體的時候,他正在霍普金斯大學從事合金研究。1982年,在謝赫特曼的電子顯微鏡中,快速冷卻的鋁錳合金中出現了一種新的他從未見過的電子衍射圖。直至20世紀80年代,人們一直把固體材料分為兩大類,一類是晶體,其中原子排列具有對稱性和周期性;另一類是非晶體,原子混亂排列。早在19世紀,德國科學家就總結并通過數學嚴格證明,為了滿足晶體的平移對稱性,晶體只能出現n=1、2、3、4、6等五種旋轉對稱軸,不可能出現n=5和n>6次的對稱軸。傳統的晶體學理論斷言,由于受到晶體平移周期性的限制,五次旋轉對稱是不存在的。當時科學界都這么認為。然而謝赫特曼的發現卻打破了這一公認的事實:謝赫特曼發現該合金的電子衍射圖具有明顯的5次旋轉對稱性,并無平移周期性,原子排列有序但結構模式并不重復。在晶體結構中,原子排列模式應該有序且重復,因此這不是標準的晶體結構。當時的謝赫特曼根據已有的知識不能解釋自己的所見,他告訴同事發現了一種新的材料結構??赏虏幌嘈潘?,他堅持自己的觀點,費了幾個月的時間試圖說服同事,可最后的結果是他被迫離開研究小組,無奈回國。
幸好,在以色列工學院,有個同事愿意幫他,準備將“準晶體”的有關研究成果公開發表。可論文得以發表之時,距離最初發現的時間,已經有兩年多了。
1984年11月,一篇題為《一種長程有序但不具備平移對稱性的金屬相》的論文發表在《物理學評論快報》上。一石激起千層浪。謝赫特曼首先面對的是來自主流科學界、權威人物的質疑和嘲笑,其中包括著名化學家、兩屆諾貝爾獎得主鮑林。一時間“胡言亂語”“沒有什么準晶體,只有準科學家”的惡意言論撲面而來。然而也有另外一種聲音傳來:“我們做出了你做的東西,我們看到了你看到的東西?!痹絹碓蕉嗟娜思尤氲街x赫特曼的隊伍,越來越多的事實支持著謝赫特曼的發現??茖W家們在實驗室中制造出了越來越多的各種準晶體,天然準晶體也在2009年被發現。準晶體慢慢揭開了它神秘的面紗。
瑞典皇家科學院的新聞公報稱,準晶體的發現從根本上改變了以往化學家對固體物質結構的認知。傳統的物質觀得以改變,人類認識世界的水平得以提升。在準晶體的發現過程中,謝赫特曼曾飽受質疑,但由于他的堅持和不懈努力,使人們重新審視“晶體”這個固體理論中的基本概念,謝赫特曼最終獲得諾貝爾獎而享譽全球。