挑战爱迪生，打垮龙王爷，这位诺贝尔化学奖得主以65岁高龄创造神话
The following article is from SME
来源| SME 编辑|化学加
活着就是为了改变世界
难道还有其他原因吗？
……
1946年11月3日
一场大雨降临在美国马萨诸塞州的郊区
明明已经是秋高气爽的季节
怎么会有这样一场倾盆大雨呢
郊区的人们看着窗外的大雨
万分诧异
他们不知道
在云层之上的飞机里
有一位65岁的老人家露出了无比欣慰的笑容
这是第一次成功的人工降雨实验
从此，求雨将不再是神话
从此，干旱时的大雨不再可遇而不可求
65岁的Irving Langmuir
这位65岁的科学家
在2000米的高空
用实际行动告诉人们
人工降雨并不是痴人说梦
而这位扮演现代龙王的科学家——Irving Langmuir
并不是一名气象学家
而是表面化学的奠基人与开拓者
更是1932年诺贝尔化学奖的获奖者
…
1881年1月31日
Langmuir出生在纽约，是家里的第三个孩子
虽然他的家里物质条件并不丰富
可他的父母给了他和他的哥哥们丰富的精神生活
或许贫穷对他来说也是一件好事情
和上幼儿园的孩子们不一样
他从小就在大自然中长大
他的父母经常鼓励他观察大自然
鼓励他将自己发现的一切记录下来
11岁的时候，在一次体检的过程中
Langmuir的眼睛被检查出来有一些小问题
当眼前的纱布揭开
再一次睁开双眼的Langmuir惊奇的发现
原来模糊的世界变得清晰了许多
他看到了很多以前看不到的东西
这更是点燃了他心中对自然与科学的爱
他的哥哥们都是化学家
为了鼓励他探索科学的奥秘
哥哥甚至和他一起在他的卧室里组建了一个小实验室
中学毕业后，成绩优异的他考入哥伦比亚大学
追随着哥哥们的脚步，Langmuir也成为了化学专业的新生
本科毕业后的他没有停止自己探索的步伐
而是进入了他的恩师——Walther Nernst（1920年诺贝尔化学奖获得者）的门下继续学习
3年以后，Langmuir拿到了博士学位
Langmuir的恩师Walther Nernst
拿到了博士学位的他拒绝了导师的盛情邀请
执意回到了自己的家乡
回到家里的他一心想着能多赚些钱
这样才能给家里人更好的生活，才能研究些自己喜欢的东西
Langmuir来到了斯克内克塔迪市通用电气公司
公司给他的第一个任务，就是研究电灯泡
故宫博物院藏“爱迪生”牌电灯泡
当年，爱迪生发明的灯泡还是个昂贵的易耗品
一枚电灯泡最多只能点亮2000个小时
也就是40天左右
因此即便电灯泡比油灯方便很多
大多数家庭还是不舍得买这高损耗的电器
公司希望Langmuir能改进电灯泡的缺点
提高电灯泡的寿命
爱迪生与他发明的电灯泡
Langmuir一头扎进了电灯泡的研究中
爱迪生曾经尝试过上千次
最终选择了钨丝作为电灯的灯丝材料
这是一种熔点很高的材料
灯丝的断裂肯定不会是因为温度太高达到了熔点
那究竟是为什么呢？
钨丝
Langmuir在放大镜下仔细的研究着烧毁的灯丝
奇怪，怎么烧毁的灯丝看上去似乎比刚生产出来的时候细呢？
Langmuir找来没用过的电灯泡
测量了其灯丝的直径
接下来的40天中
他每天守在电灯泡旁边
仔细观察并且记录着电灯泡灯丝的变化
到第40天的时候
“啪”的一声，电灯泡缓缓熄灭
Langmuir揉了揉充满了血丝的眼睛
他发现
虽然电灯泡灯丝的温度达不到钨丝的熔点
却可以让其缓慢的升华
钨丝就会越来越细，最终断裂
那么，如果灯泡中不是真空
而是一种不与钨丝反应的气体
问题或许就能解决
几个月后
Langmuir向电灯泡中充灌氮气（现在多使用惰性气体，如氩气）
经过Langmuir改良的电灯泡使用寿命成倍的增加
电灯泡的成本也大幅度降低
这高高在上的奢侈品变得亲民了许多
Langmuir与他改良的电灯泡
Langmuir接下来的研究之路也是顺风顺水
他发明了一种原子氢吹焰
能产生接近6000摄氏度的高温
他还发明了高真空管
高真空水银泵
在思考原子成键的路途上
他的研究是现代电子价键理论的开端
他发现某些物质在水上会形成一个分子厚的薄膜
他是第一个研究这种单分子膜的人
还研究出了一种能减弱玻璃表面耀眼光芒的方法
水面上的单分子膜
为了奖励他在表面化学方面的杰出贡献
诺贝尔颁奖委员会将1932年的诺贝尔化学家颁给了他
他是第一个获得诺贝尔化学奖的美国工业科学家
1932年诺贝尔化学奖获得者与爱因斯坦合影（从左到右依次为Sinclair Lewis, Frank Kellogg, Albert Einstein, and Irving Langmuir ）
51岁的他
已然功成名就
拿到了诺贝尔奖
一份足以让他衣食无忧的工作
温柔的妻子和两个可爱的孩子
用现在的眼光来看
已经是走上了人生巅峰的高端玩家了
可他偏偏要打破自己平静的生活
非要去挑战另一个高难度动作
Langmuir始终无法忘记
童年时见到的那幅画面
茫茫无际的蓝天
炽热的阳光毫不留情的蒸发出土地的水分
眼看着田里的麦苗耷拉下了头
农夫们只能眼巴巴的期待着大雨的来临
他希望可以实现人工降雨
使人们摆脱靠天吃饭的命运
这个心愿在他的心里埋葬了几十年
如今的他
终于有了足够的时间、精力与金钱来完成这个可能没有结果的研究
通用电气公司十分支持Langmuir的工作
让他在纽约州这个一流的实验室里工作
给予了他各方面的支持
众所周知
地面上的水蒸气上升遇冷凝结成团便形成了云
而云中的微小冰点直径极小
仅有0.01毫米
这些微小的冰点可以长时间稳定的悬浮在空中
当它们遇到了冰核（杂质粒子）后可以团聚凝结成小冰晶
一旦出现了冰晶
水汽就会在冰晶表面迅速的凝结
小冰晶继续增长变重
当它们足够重（受到的重力大于空气对它们的浮力）的时候
就会一下子失去平衡
坠落下来
这个过程就是降雪的过程
当雪片下落到温度高于0摄氏度的地区的时候
就会融化成水滴
也就是降雨
大片的云朵要变成水滴洒落下来
有一个关键，必须要有足够的冰核
否则，小冰点永远是小冰点
不可能变成小冰晶，更不可能降雨
Langmuir觉得
要实现人工降雨，冰核就是关键了
他邀请了同样想研究人工降雨的好友Schaefer一起研究
Langmuir与Schaefer
他们用一台上部保持在-23摄氏度的电冰箱模拟天气
冰箱中充满了水蒸气
看上去就和天上的云朵没有两样
可两人却在加入何种微粒能加速形成冰晶的问题上犯了难
于是，漫长的实验研究开始了
他们需要找到一种能让小冰点凝聚成冰晶的微粒
而这种微粒必须无毒无害
能悬浮在空中
人造云实验
他们尝试着使用尘埃粒子来凝结冰点
却发现怎么都无法模拟出自然降雨的情景
他们不停的调整冰箱的温度
调整加入的尘埃粒子的数量
实验却仍然没有一次成功
在上百次的失败后
失望的Schaefer对Langmuir说
“看来我们是不可能成功的了，那句话怎么说来着，‘人人都在谈论天气，可也只能是谈谈而已’，人类是不可能摆脱得了看天吃饭的命运了的”
灰心丧气的Schaefer离开了Langmuir的实验室
Langmuir与Schaefer
1946年7月
正值盛夏，酷暑难耐
Langmuir和往常一样在实验室里进行着研究
突然
旁边的实验室里传来了助手的呼喊声
“不好了，冰箱坏了！”
Langmuir急匆匆的来到冰箱面前
装有人造云的冰箱发生了故障
不能制冷
眼看着冰箱里的温度计上的数字蹭蹭蹭往上涨
冰箱中的实验云以肉眼可见的速度减少
Langmuir十分的着急
人造云的损耗会大大拖慢后续的实验进程
人造云实验
Langmuir强迫自己镇定下来
这时候急也没有用
要赶快让冰箱降温才行
没有电
要用什么东西才能让冰箱的温度降到0摄氏度以下呢
冰是不行的
温度不够低，那么，干冰如何
干冰应该可以让冰箱温度降下来
他立刻吩咐助手将干冰放进冰箱中
干冰一放入冰箱
温度计上的数字一下子就降了下来
Langmuir悬着的心终于放了下来
他刚想转身离开
却瞥见冰箱中似乎有什么白色的东西飘了下来
定睛一看
他看到了意想不到的一幕
冰箱中的小冰粒盘旋飞舞
人造云下飘洒着人工雪花
慢慢悠悠落在冰箱底部
人造云实验成功
Langmuir一下子惊呆了，他怔怔的看着这个画面
默默的在心里记下一句话
“尘埃粒子对于降雨并非绝对必要，只要将温度降到-78.5摄氏度（后来证明只需要降到-40摄氏度），就可以使得水蒸气变成水滴”
人造云实验
Langmuir找到了Schaefer
兴奋的将实验结果告诉了他
他们决定
要在室外进行一次人工降雨的实验
1946年11月3日
经过了4个多月的筹备
第一次人工降雨实验开始了
人造云实验
他们乘着一架飞机来到了美国马萨诸塞州的郊区上空
飞机里
Langmuir指挥着工作人员将207吨干冰散布在云层中
散布完成后
他们焦急的等待着结果
时间一分一秒的过去了
似乎还没有一点要下雨的迹象
Schaefer的表情有些黯淡
Langmuir抓住他的手，说
“没关系，即便这次失败了，我们还有机会，我们总有一天会成功的！”
云层
30分钟过去了
忽然间
马萨诸塞州的郊区下起了倾盆大雨
已经65岁的Langmuir紧紧的拥抱了自己的伙伴Schaefer
这是第一次
人类用自己的能力改变了天气
这位华发已生的科学家告诉人们
人工降雨，不是神话！
从这一天开始
求雨这件事走下了神坛
从敬神拜佛变成了气象学家的技术
求雨
一年之后
Langmuir用碘化银替代了干冰
使得人工降雨变得更加的简单易行
1957年
Langmuir逝世
让他十分欣慰的是
彼时的人工降雨已经成为了一项大规模的事业
人工降雨
当饱受干旱之苦的人们在雨中绽放笑颜
当饱受污染之苦的人们被大雨洗尽尘埃
不知他们是否会想起这位“人工降雨之父”——Irving Langmuir
更多精彩阅读，点标题下方化学加关注后，点底部“进入公众号”，用手机左下角小键盘输入：
回复j41，查看《一曲优美的化学版《青花瓷》，歌词没有任何违和感，天才出品！》
回复j49，查看《本、硕、博区别的“兔子理论”》
回复v29，查看《【今日化学前沿】超级新星Phil S. Baran再发Nature，通过电化学方法大规模烯丙位碳氢键氧化》
回复z32，查看《这个中国人用生命换来了世界上第一个癌症疫苗，拯救了全世界数千万男女的生命》
回复v34，查看《Nature：吃醋可能容易导致肥胖》
回复q59，查看《纯净水 VS 矿泉水，我们到底该喝什么水？》
回复t51，查看《神奇的液态金属到底是什么？这可不是科幻世界，它真的来了！》
回复ac-24，查看《比清华北大还要厉害的大学，仅仅开办九年，却培养171位院士》
回复ah08，查看《继屠奶奶获拉斯克奖/诺贝尔奖之后，今又有大陆青年才俊斩获拉斯克青年奖》
回复i10，查看《有机化学僧的一首打油诗，深刻！太有才了！》
回复L08，查看《学化学的能干啥，看到最后一位我彻底震惊了！》
回复q76，查看《不粘锅到底有没有毒？看完这个你就知道了！》
回复ai40，查看《工程院院士唐孝炎：雾霾产生的真正原因（82岁老院士的良心话）》
回复ag09，查看《“千人计划”化学化工专家刘科谈天津滨海大爆炸》
回复l49，查看《美丽化学视频，可能让你疯狂地爱上化学！》
回复c05，查看《看这些萌萌的化学式，多神奇！》
回复b04，查看《论化学系的学生怎么选防晒霜？》
回复q44，查看《剩菜能不能吃？浙江大学实验室给你权威答案！》
声明：尊重原创、保护原创是化学加一贯坚持的原则。化学加基于分享目的的转载，都会在开头位置清楚注明出处。转载文章的版权归原作者或原公众号所有，谢绝其他帐号直接复制化学加编辑过的文章。
点左下角阅读原文进入化学加网
化学加主编微信号：huaxuejiawang