世界现代后期科技史- 第16部分

很强的抗菌性。因此他们认为百浪多息能在体内降解，释出氨苯磺胺，而产　

生治病效果。以后的实验充分证明了这一结论。　

　　　　　随着人们对磺胺类药物的认识和研究工作的进一步发展，各国科学家发　

现磺胺是抑菌作用的基本结构，它具有广谱抗菌效能，于是以磺胺为母体合　

成了许多衍生物新药，如1937年英国制出了“磺胺呲啶”，1939年美国制　

出了“磺胺噻唑”，1941年又制出了“磺胺嘧啶”等等。于是人们在新的合　

成药物中发现了磺胺类这个大家族。由于磺胺药物是用化学方法合成的，因　

而生产工艺简单、成本低廉、使用方便，各国都进行大量生产。　　1935　

　　　　　年—1944年可以说是磺胺类药物的兴盛时期。特别是美国在第二次世界　

大战期间磺胺药物的生产达到最高峰，年产量高达4500吨。磺胺类药的合　

成与广泛应用使当时许多细菌性感染，如肺炎、脑膜炎等都得到了有效的治　

疗，这无疑是人类医药事业发展史上的一个巨大成就。　

　　　　　从六○六的诞生到磺胺药物的大量生产，是人们在实践中不断探索、不　

断总结经验的结果，也是不断地把感性认识上升到理性认识的生动体现。　

　　　　　③抗生素的合成。抗生素指微生物产生的物质经高度稀释后对其它微生　

物所产生的对抗作用。抗生素的利用古已有之。在中国古代就有用豆腐上的　

霉菌治疗疮、痈的记载。在欧美等地亦有用发霉的面包治疗溃疡和脓疮的土　

方妙法。但真正搞清霉菌治病的机理，并开始人工制取各种抗生素用于医疗　

事业，则是从弗莱明（1849—1945）开始的。　

　　　　　弗莱明是世界著名的英国医学科学家。他最早发现了青霉素，即配尼西　

林，从而揭开了世界医药发展史的新篇章。　

　　　　　1928年，弗莱明将在英国圣玛丽医院进行葡萄球菌　（化脓菌）的研究。　

偶然一天，弗莱明发现葡萄球菌培养皿中有一种新奇的现象：在培养皿中出　

现了一些青色霉菌。凡与青色霉菌接触的地方，葡萄球菌都被杀死了，恰好　

形成了一个空圈。实验后发现，这种青色霉菌的培养液稀释500倍仍有很强　

的杀菌能力。在此之前，他曾发现了一种能杀死细菌的物质——“溶菌酶”　

　（实际上也是一种抗生素）。因此弗莱明断定这种物质是普通面包菌（氯色　

霉菌）的产物，并将其命名为“青霉素”。弗莱明这一研究成果写成论文，　


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作了如实的报道。遗憾的是由于研究条件的限制，弗莱明未能将青霉素提取　

出来，而这一重要成果当时也没有引起社会的重视，暂时受到埋没和冷落。　

　　　　　随着磺胺药物的广泛使用，有的细菌对其逐渐产生了抗药性，因此需要　

更为有效的抗菌药更新换代。第二次世界大战期间又急需大量的抗感染药投　

入使用。在这种情势下，人们又想到了弗莱明有重大意义的发现。　

　　　　　1939年，病理学家英藉奥地利人弗洛利（1896—1968）和德国出生的英　

国化学家钱恩（1906—1968）在弗莱明的支持和许多科学家的配合下开始了　

分离、提取青霉素的工作。工夫不负有心人，弗洛利和钱恩历经艰辛，终于　

从大量培养物中分离、提取出一小匙青霉素，为淡黄色粉末状物质。经稀释　

后实验，对多种细菌都有很好的杀菌效果。为了找到提高产量的方法以实现　

工业化生产，1941年，弗洛利前往美国，他到处寻找青霉素菌种，终于在垃　

圾堆一个腐烂的甜爪上找到了理想的青霉素菌种，此后青霉素的培养和提取　

技术不断得到改进，青霉素的产量也随之得到大量增加。　

　　　　　青霉素的发现和成功使用，极大地引发了人们对抗生素进一步研究的兴　

趣，因而在20世纪40年代和50年代，在世界范围内形成了寻找抗生素新　

药的高潮，同时迎来了合成法制药的新时代。从此许多肆虐人类的细菌都被　

青霉素所降服，以往令人无可奈何的疾病，诸如肺炎、胸膜炎、白喉、梅毒　

等，也都得到了有效的治疗。自青霉素之后，链霉素、氯霉素、红霉素等数　

百种抗生素陆续研制成功。　

　　　　　由于弗莱明、弗洛利、钱恩在青霉素研制工作中作出了卓越的贡献，1945　

年共同获得了诺贝尔医学和生理学奖。　

　　　　④维生素的合成。磺胺药物的合成与大量生产，使医学进入了化学疗法　

的新阶段。抗生素的生物合成和大规模制取为抑制细菌感染，延长人的寿命　

产生了极大的作用。在医学科学发展的过程中，人们发现某些微量物质对人　

的生命和健康至关重要。这种特殊的营养成分就是维生素（又称维他命）。　

维生素的种类多达几十种，20世纪以来它们先后被发现和分离出来，但人工　

合成维生素主要是在30年代实现的。　

　　　　在生活实践中，人们认识到有些疾病，如夜盲症、坏血病、脚气病、糙　

皮病、佝偻病等都与微量物质的缺乏有关。各国的生物化学家采用不同的方　

法分离出这种微量物质，1920年英国生物化学家德鲁蒙德提出了维生素这一　

概念。随之根据得到的先后及其作用命名了维生素A、维生素B、维生素C、　

维生素D、维生素E、维生素k等。后来又根据维生素的不同性质，将它们　

区别为水溶性（如B族、C族）和脂溶性　（如A、D、E、K等）两大类。　

　　　　维生素有的可从植物中提取，有的可从动物的乳液和肝脏中分离得到，　

但要作为医药使用，就必须实现工业化生产才能满足社会的需要。维生素的　

人工合成采用了两种方法：一是生物合成方法，二是化学合成方法。第一个　

人工合成的维生素是维生素C。1933年，以木糖为原料合成维生素C取得成　

功。同年，维生素A也用合成法制得。　　1935年，维生素B2；1938年，维　


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生素E；1939年，维生素K陆续实现人工合成，只有维生素D实现人工合成　

较晚（1951年）。因此20世纪30年代是维生素人工合成取得辉煌成果的时　

期。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六、核能的开发和利用　



　　　　早在1905年，爱因斯坦在创立狭义相对论时就提出了著名的质量能量　



　　　　　　　　　　　2　

关系式E=MC，从理论上预言了物质内部蕴涵着极大的能量，预示了核能利　

用的可能性。然而，直到1938年，人们发现了重核裂变现象后，才打开了　

核能库的大门，开始了核能开发和利用的新时代，而重核裂变现象的研究还　

得追溯至中子和慢中子效应的发现。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．中子和慢中子效应的发现　



　　　　19世纪20世纪之交，科学家们的研究表明，原子是由带负电的电子和　

带正电的原子核构成，又发现自然界中的一些重元素如镭、铀等可以自发放　

出射线而蜕变为其他元素，这些重元素发出的射线有α射线、β射线和γ射　

线，而α粒子是带2个单位正电荷的氦核，β射线和γ射线，则分别是带负　

电的电子流和中性光子流。英国物理学家卢瑟福想，轻元素不能象重元素那　

样产生自发蜕变，如果施加强的外力作用，例如用重元素释放出的高能粒子　

进行轰击，轻元素能否发生被动蜕变呢？　

　　　　1919年，卢瑟福和他的助手用镭放射出来的α粒子做“炮弹”去轰击氮　

原子核。检测发现，氮原子核受轰击后，衰变为氧，并释放出带一个单位正　

电荷的质子。实验可用以下的公式来表示：　

　　　　4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　14　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　17　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　He　　　　　　　　　　　→＋　　　　　　　　N　　　　　　　　　　　　　　O　　　　　　　　　　　　　　＋　　　　　　　　　H　

　　　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　卢瑟福的实验第一次实现了人工核反应，利用人为的方法把一种元素转　

变成了另一种元素。由于这个实验是一个吸收能量的变化过程，人们便没有　

将其与核能开发的可能性联系在一起。1921年至1924年，卢瑟福用实验证　

明了，有十几种轻元素在α粒子的轰击下都可以象氮元素那样发生人工衰　

变，放出质子，同时转变为元素周期表中的下一个元素。于是人们认为，质　

子应该是原子核的组成部分。那么，原子核全部由质子构成吗？进一步的分　

析推翻了这种可能性。从氦原子看，其中有两个电子，要保持电中性，原子　

中必有两个质子，如果氦核全部由质子构成，其质量应等于2个质子的质量，　

而实际上，氦核的质量是单个质子的4倍。　

　　　　1920年，卢瑟福预言，原子核内部可能存在质量与质子相同的中性粒　

子，他认为这种粒子能“很容易地打入到原子核内，或者和原子核结合起来，　

或者在它的强大场内蜕变”。卢瑟福设计了一些实验，试图验证中子的存在，　

但没有成功。12年之后，他的预言得到了证实。　

　　　　1932年1月，伊伦·约里奥—居里（1892—1956）和她的丈夫约里奥—　

居里　（1900—1958）用钋源放射出的α粒子轰击铍时发现，铍蜕变时产生一　


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种穿透本领很强的不带电粒子流。他们未曾注意到卢瑟福关于“中子”的预　

言，而认为这种中性粒子流是光子。英国物理学家查德威克（1891—1974）　

是卢瑟福的学生，自然透彻了解其老师“存在中子”的思想。当他得知约里　

奥—居里夫妇的实验结果时更猜想，铍蜕变时放出的中性粒子可能就是中　

子。他立即利用放射源钋发射的α粒子来轰击铍金属，对铍放射出的中性粒　

子进行鉴别后发现，这种中性粒子具有静止质量，而且速度也比光速小。因　

此，查德威克确定，约里奥—居里夫妇发现的中性粒子流不是光子流，而是　

卢瑟福所预言的中子流。　

　　　　　1932年2月，查德威克在英国《自然》杂志上发表了关于发现中子的札　

记。后来的实验证明，正如许多轻元素人工蜕变时均放出质子一样，许多元　

素受到外来作用都会放出这种中性粒子。人们因此确认了，原子核是由质子　

和中子组成的。中子的发现不仅对于人们认识核结构有重要意义，而且更重　

要的是它送来了打开核能库大门的钥匙。不过，当时人们并未认识到中子的　

发现在这一方面所具有的重大意义。　

　　　　　1932年，英国卡文迪许实验室的两个青年人瓦尔顿和考克罗夫特在卢瑟　

福的指导下，设计了一架巨型机器，被称为“当代炼金术”，采用几百万伏　

电压来加速质子，并用高速质子来轰击金属元素锂，结果一个动能为30万　

电子伏的质子被锂俘获后，形成一个原子量是8的不稳定的原子，它很快又　

分裂为两个原子量为4的氦原子并各拥有约860万电子伏的动能：　

　　　　　7　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　8　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　　　　　4　

　　　　　Li　　→＋　N　→BeHe　　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　He　

　　　　　3　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　

　　　　　反应后多出的1690万电子伏能量应该是贮存于核中的能量所提供的。　

卢瑟福在皇家学会上报告了实验结果，这是直接用人工方法加速质子而未利　

用放射性元素所实现的核反应，不少人乐观地预感到原子能时代即将到来　

了。　

　　　　　但是，由于当时从人工核反应中得到的能量只相当于实验所消耗能量的　

一个零头，还由于真正实现核能的开发不论在理论上还是在技术上都存在许　

多难以预料的困难，因此，一些著名的科学家如卢瑟福、玻尔等，对核能利　

用的估计都是很悲观的。1933年9月，卢瑟福在不列颠协会的演说中说：“一　

般说来，我们不能指望通过这种途径来取得能量，这种生产能的方法是极端　

可怜的，效率也是极低的。把原子嬗变看成是一种动力来源，只不过是纸上　

谈兵而已”。他还断言，人类永远也无法利用原子中的能量。　

　　　　　卢瑟福对核能开发的这种错误估计被认为是“他的一帆风顺的科学生涯　

中走错了几乎是仅有的一步”。1936年，玻尔也认为：“我们关于核反应的　

知识越广，离原子能可用于人类需要的时间越远”。这种悲观的估计在核裂　

变现象发现前是很难免的。　

　　　　　1934年1月，约里奥—居里夫妇利用钋源放射出来的α粒子去轰击铝。　


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他们发现，铝靶受轰击后有质子和少量的中子发射，停止用α粒子轰击后，　

发射还能持续几分钟，放出的是β射线。原来，铝核与α粒子结合后，变成　

一种原子序数为15的新原子核，是天然状态下不存在的放射性同位素磷：　

　　　　　27　　　　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　30　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　Al　　＋→　HeP　　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　n　

　　　　　13　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　　　　　　　15　　　　　　　　　　　　　　　　0　

　　　　　这种很不稳定的同位素，继续发射出电子进行β衰变，最后变成稳定元　

素硅。他们还用α粒子轰击硼和镁，得到放射性同位素氮和放射性同位素　

硅。1934年1月，约里奥—居里夫妇公布了用α粒子轰击轻元素，产生人工　

放射性元素的实验结果。放射性元素可由人工产生的发现具有重大意义，约　

里奥—居里夫妇也因此获得1935年化学诺贝尔奖。　

　　　　　人工产生放射性元素的发现开辟了一个新的实验研究领域，人们对寻找　

更多的人工放射性同位素产生了极大的兴趣。但是，进