人物基本信息
Leo James Rainwater 雷恩瓦特（1917～1986），因原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的研究工作，與阿格·玻爾和莫特爾遜一起分享了1975年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。
履歷
雷恩瓦特自1939年以來(lái)，一直與哥倫比亞大學(xué)物理系有著聯(lián)系。他先是研究生，后任曼哈頓工程的科學(xué)家，1952年后任正式教授。他的大學(xué)生活是在加州理工學(xué)院度過(guò)的。在那里，C.D.安德遜是他的指導(dǎo)老師，也就是在此期間，安德遜獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金。R.A.密立根當(dāng)時(shí)是該學(xué)院的院長(zhǎng)。T.H.摩根（T.H.Morgan）是他的生物學(xué)老師。在哥倫比亞大學(xué)時(shí)，他聽(tīng)了費(fèi)米、拉比和E.特勒的課程。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者如H.貝特、W.蘭姆、I.I.拉比、C.H.湯斯、T.D.李政道和P.庫(kù)什都和他在哥倫比亞大學(xué)共過(guò)事。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者庫(kù)珀的博士論文與雷恩瓦特、V.菲奇（V.Fitch）用X射線研究μ原子的開(kāi)創(chuàng)性工作有關(guān)。他們的研究第一次確立了最小核電荷范圍。后來(lái)，他和庫(kù)珀合寫了一篇關(guān)于廣延核的多重庫(kù)侖散射的理論論文，否定了暗示反常μ子-核相互作用的宇宙線實(shí)驗(yàn)。 從1948～1962年，雷恩瓦特講授高等核物理課程，這使得他在1949年初就認(rèn)為核殼層模型是明顯有效的。因此，他對(duì)梅耶-詹森殼層模型的成功感到興奮。1949年末，湯斯做了一次學(xué)術(shù)報(bào)告，討論了從核電四極矩中得到的與梅耶殼層模型定性的符合的證據(jù)，但是這種電四極矩在稀土族中太大。就在那次報(bào)告的時(shí)候，雷恩瓦特得出了他的論點(diǎn)的大致特點(diǎn)，即價(jià)核子應(yīng)該導(dǎo)致這類原子核發(fā)生偏離球形的畸變。這一論點(diǎn)導(dǎo)致了他1950年的論文，該論文是他獲諾貝爾獎(jiǎng)的基礎(chǔ)。 1949～1950年，雷恩瓦特和A.玻爾在同一辦公室工作，他們進(jìn)行了很多關(guān)于這一課題的討論，這些對(duì)促進(jìn)和激發(fā)玻爾起了幫助作用，并且影響到玻爾和莫特爾遜以后在哥本哈根的工作。在哥本哈根他們的理論工作充滿著大量互相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，由于這些工作，他們獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金。 雷恩瓦特基本上是個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他與黑文斯（Havens）、吳健雄一起提供了截至1948年為止所知道的中子截面與能量的關(guān)系的大部分資料。1946～1978年，他通過(guò)哥倫比亞內(nèi)維斯同步回旋加速器研究π介子、μ介子以及中子與核的相互作用。 雷恩瓦特1917年出生在愛(ài)達(dá)荷州的康斯?fàn)�，他是L.J.雷恩瓦特和E.E.雷恩瓦特夫婦的兒子。1942年，他與E.L.斯密斯（E.L.Smith）結(jié)婚，他們的女兒伊麗莎白（Elizabeth）在年輕時(shí)便去世了。他們的三個(gè)兒子，詹姆斯（James）、羅伯特（Robert）和威廉（William）現(xiàn)已長(zhǎng)大成人。雷恩瓦特喜歡古典音樂(lè)，并對(duì)天文學(xué)和地質(zhì)學(xué)很感興趣。他對(duì)世界上人口爆炸和資源枯竭非常關(guān)注。
主要成就
瓦特是世界公認(rèn)的蒸汽機(jī)發(fā)明家。他的創(chuàng)造精神、超人的才能和不懈的鉆研為后人留下了寶貴的精神和物質(zhì)財(cái)富。瓦特改進(jìn)、發(fā)明的蒸汽機(jī)是對(duì)近代科學(xué)和生產(chǎn)的巨大貢獻(xiàn)，具有劃時(shí)代的意義，它導(dǎo)致了第一次工業(yè)技術(shù)革命的興起，極大的推進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。1736年，瓦特出生在英國(guó)蘇格蘭格拉斯哥市附近的一個(gè)小鎮(zhèn)格里諾克，他的父親是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的木匠，祖父和叔父都是機(jī)械工匠。少年時(shí)代的瓦特，由于家境貧苦和體弱多病，沒(méi)有受過(guò)完整的正規(guī)教育。他曾經(jīng)就讀于格里諾克的文法學(xué)校，數(shù)學(xué)成績(jī)特別優(yōu)秀，但沒(méi)有畢業(yè)就退學(xué)了。但是，他在父母的教導(dǎo)下，一直堅(jiān)持自學(xué)，很早就對(duì)物理和數(shù)學(xué)產(chǎn)生了興趣。瓦特從六歲開(kāi)始學(xué)習(xí)幾何學(xué)，到十五歲時(shí)就學(xué)完了《物理學(xué)原理》等書籍。他常常自己動(dòng)手修理和制作起重機(jī)、滑車和一些航海器械。1753年，瓦特到格拉斯哥市當(dāng)徒工。由于收入過(guò)低不能維持生活，第二年他又到倫敦的一家儀表修理廠當(dāng)徒工。憑借著自己的勤奮好學(xué)，他很快學(xué)會(huì)了制造那些難度較高的儀器。但是繁重的勞動(dòng)和艱苦的生活損害了他的健康，一年后，他不得不回家休養(yǎng)。一年的學(xué)徒生活使他飽嘗辛酸，也使他練就了精湛的手藝，培養(yǎng)了他堅(jiān)韌的個(gè)性。1756年，當(dāng)他的身體稍有好轉(zhuǎn)，瓦特再次踏上了坎坷的道路來(lái)到格拉斯哥市。他想當(dāng)一名修造儀器的工人，但是因?yàn)樗氖炙嚊](méi)有滿師，當(dāng)時(shí)的行會(huì)不允許。幸運(yùn)的是，瓦特的才能引起了格拉斯哥大學(xué)教授臺(tái)克的重視。在他的介紹下，瓦特進(jìn)入格拉斯哥大學(xué)當(dāng)了教學(xué)儀器的工人。這所學(xué)校擁有當(dāng)時(shí)較為完善的儀器設(shè)備，這使瓦特在修理儀器時(shí)認(rèn)識(shí)了先進(jìn)的技術(shù)，開(kāi)闊了眼界。這時(shí)，他對(duì)以蒸汽作動(dòng)力的機(jī)械產(chǎn)生了濃厚的興趣，開(kāi)始收集有關(guān)資料，還為此學(xué)會(huì)了意大利文和德文。在大學(xué)里，他認(rèn)識(shí)了化學(xué)家約瑟夫·布萊克和約翰·魯賓遜等。瓦特從他們那里學(xué)到了很多科學(xué)理論知識(shí)。1764年，瓦特與表妹瑪格麗特·米勒結(jié)了婚。1764年，學(xué)校請(qǐng)瓦特修理一臺(tái)紐可門式蒸汽機(jī)，在修理的過(guò)程中，瓦特熟悉了蒸汽機(jī)的構(gòu)造和原理，并且發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的兩大缺點(diǎn)：活塞動(dòng)作不連續(xù)而且慢；蒸汽利用率低，浪費(fèi)原料。以后，瓦特開(kāi)始思考改進(jìn)的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時(shí)，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機(jī)的熱效率低是蒸汽在缸內(nèi)冷凝造成的，那么為什么不能讓蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特產(chǎn)生了采用分離冷凝器的最初設(shè)想。在產(chǎn)生這種設(shè)想以后，瓦特在同年設(shè)計(jì)了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機(jī)。按照設(shè)計(jì)，冷凝器與汽缸之間有一個(gè)調(diào)節(jié)閥門相連，使他們既能連通又能分開(kāi)。這樣，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內(nèi)產(chǎn)生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過(guò)程中熱量的消耗，據(jù)瓦特理論計(jì)算，這種新的蒸汽機(jī)的熱效率將是紐可門蒸汽機(jī)的三倍。從理論上說(shuō)，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機(jī)顯然優(yōu)于紐可門蒸汽機(jī)，但是，要把理論上的東西變?yōu)閷?shí)際上的東西，把圖紙上的蒸汽機(jī)變?yōu)閷?shí)在的蒸汽機(jī)，還要走很長(zhǎng)的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾臺(tái)蒸汽機(jī)，但效果反而不如紐可門蒸汽機(jī)，甚至四處漏氣，無(wú)法開(kāi)動(dòng)。盡管耗資巨大的試驗(yàn)使他債臺(tái)高筑，但他沒(méi)有在困難面前怯步，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)布萊克知道瓦特的奮斗目標(biāo)和困難處境時(shí)，他把瓦特介紹給了自己一個(gè)十分富有的朋友--化工技師羅巴克。當(dāng)時(shí)羅巴克是一個(gè)十分富有的企業(yè)家，他在蘇格蘭的卡隆開(kāi)辦了第一座規(guī)模較大的煉鐵廠。雖然當(dāng)時(shí)羅巴克已近50歲，但對(duì)科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明仍然傾注著極大的熱情。他對(duì)當(dāng)時(shí)只有三十來(lái)歲的瓦特的新裝置很是贊許，當(dāng)即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進(jìn)行新式蒸汽機(jī)的試制。從1766年開(kāi)始，在三年多的時(shí)間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終于在1769年制出了第一臺(tái)樣機(jī)。同年，瓦特因發(fā)明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機(jī)的過(guò)程中的第一項(xiàng)專利。第一臺(tái)帶有冷凝器的蒸汽機(jī)雖然試制成功了，但它同紐可門蒸汽機(jī)相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動(dòng)力機(jī)來(lái)帶動(dòng)其他工作機(jī)的性能方面仍未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。就是說(shuō)，瓦特的這種蒸汽機(jī)還是無(wú)法作為真正的動(dòng)力機(jī)。由于瓦特的這種蒸汽機(jī)仍不夠理想，銷路并不廣。當(dāng)瓦特繼續(xù)進(jìn)行探索時(shí)，羅巴克本人已瀕于破產(chǎn)，他又把瓦特介紹給了自己的朋友、工程師兼企業(yè)家博爾頓，以便瓦特能得到贊助繼續(xù)進(jìn)行他的研制工作。博爾頓當(dāng)時(shí)經(jīng)四十多歲，是位能干的工程師和企業(yè)家。他對(duì)瓦特的創(chuàng)新精神表示贊賞，并愿意贊助瓦特。博爾頓經(jīng)常參加社會(huì)活動(dòng)，他是當(dāng)時(shí)伯明翰地區(qū)著名的科學(xué)社團(tuán)“圓月學(xué)社”的主要成員之一。參加這個(gè)學(xué)社的大多都是本地的一些科學(xué)家、工程師、學(xué)者以及科學(xué)愛(ài)好者。經(jīng)博爾頓的介紹，瓦特也參加了圓月學(xué)社。在圓月學(xué)社活動(dòng)期間，由于與化學(xué)家普列斯特列等交往，瓦特對(duì)當(dāng)時(shí)人們關(guān)注的氣體化學(xué)與熱化學(xué)有了更多的了解，為他后來(lái)參加水的化學(xué)成分的爭(zhēng)論奠定了基礎(chǔ)。更重要的是，圓月學(xué)社的活動(dòng)使瓦特進(jìn)一步增長(zhǎng)了科學(xué)見(jiàn)識(shí)，活躍了科學(xué)思想。瓦特自與博爾頓合作之后即在資金、設(shè)備、材料等方面得到大力支持。瓦特又生產(chǎn)了兩臺(tái)帶分離冷凝器的蒸汽機(jī)，由于沒(méi)有顯著的改進(jìn)，這兩臺(tái)蒸汽機(jī)并沒(méi)有得到社會(huì)的關(guān)注。這兩臺(tái)蒸汽機(jī)耗資巨大，使博爾頓也瀕臨破產(chǎn)，但他仍然給瓦特以慷慨的贊助。在他的支持下，瓦特以百折不撓的毅力繼續(xù)研究。自1769年試制出帶有分離冷凝器的蒸汽機(jī)樣機(jī)之后，瓦特就已看出熱效率低已不是他的蒸汽機(jī)的主要弊病，而活塞只能作往返的直線運(yùn)動(dòng)才是它的根本局限。1781年，瓦特仍然在參加圓月學(xué)社的活動(dòng)，也許在聚會(huì)中會(huì)員們提到天文學(xué)家赫舍爾在當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的天王星以及由此引出的行星繞日的圓周運(yùn)動(dòng)啟發(fā)了他，也許是鐘表中的齒輪的圓周運(yùn)動(dòng)啟發(fā)了他。他想到了把活塞往返的直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)就可以使動(dòng)力傳給任何工作機(jī)。同年，他研制出了一套被稱為“太陽(yáng)和行星”的齒輪聯(lián)動(dòng)裝置，終于把活塞的往返的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了使輪軸的旋軸增加慣性，從而使圓周運(yùn)動(dòng)更加均勻，瓦特還在輪軸上加裝了一個(gè)火飛輪。由于對(duì)傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的這一重大革新，瓦特的這種蒸汽機(jī)才真正成為了能帶動(dòng)一切工作及的動(dòng)力機(jī)。1781年底，瓦特以發(fā)明帶有齒輪和拉桿的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置獲得第二個(gè)專利。由于這種蒸汽機(jī)加上了輪軸和飛輪，這時(shí)的蒸汽機(jī)在把活塞的往返直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩嗇S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，多消耗了不少能量。這樣，蒸汽機(jī)的效率不是很高，動(dòng)力不是很大。為了進(jìn)一步提高蒸汽機(jī)的效率，增大蒸汽機(jī)的效率，瓦特在發(fā)明齒輪聯(lián)動(dòng)裝置之后，對(duì)汽缸本身進(jìn)行了研究，他發(fā)現(xiàn)，他雖然把紐可門蒸汽機(jī)的內(nèi)部冷凝變成了外部冷凝，使蒸汽機(jī)的熱效率有了顯著提高，但他的蒸汽機(jī)中蒸汽推動(dòng)活塞的沖程工藝與紐可門蒸汽機(jī)沒(méi)有不同。兩者的蒸汽都是單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，從一端進(jìn)入、另一端出來(lái)。他想，如果讓蒸汽能夠從兩端進(jìn)入和排出，就可以讓蒸汽即能推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)又能推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根據(jù)這一設(shè)想，試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項(xiàng)專利。把原來(lái)的單項(xiàng)汽缸裝置改裝成雙向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變?yōu)楦邏赫羝@是瓦特在改進(jìn)紐可門蒸汽機(jī)的過(guò)程中的第三次飛躍。通過(guò)這三次技術(shù)飛躍，紐可門蒸汽機(jī)完全演變?yōu)榱送咛卣羝麢C(jī)。從最初接觸蒸汽技術(shù)到瓦特蒸汽機(jī)研制成功，瓦特走過(guò)了二十多年的艱難歷程。瓦特雖然多次受挫、屢遭失敗，但他仍然堅(jiān)持不懈、百折不回，終于完成了對(duì)紐可門蒸汽機(jī)的三次革新。使蒸汽機(jī)得到了更廣泛的應(yīng)用，成為改造世界的動(dòng)力。1784年，瓦特以帶有飛輪、齒輪聯(lián)動(dòng)裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機(jī)的綜合組裝取得了他在革新紐可門蒸汽機(jī)過(guò)程中的第四項(xiàng)專利。1788年，瓦特發(fā)明了離心調(diào)速器和節(jié)氣閥；1790年，他又發(fā)明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽機(jī)發(fā)明的全過(guò)程。1785年，瓦特被當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1814年，他被法國(guó)科學(xué)家學(xué)會(huì)接納為外國(guó)會(huì)員。1790年以后，優(yōu)厚的專利稅使瓦特成為一個(gè)很有錢的名人。1819年8月5日，瓦特在希思菲爾德郡的家里去世，遺體埋葬在漢德沃爾斯郊區(qū)的教堂里。瓦特生活在十八、十九世紀(jì)的英國(guó)，所以在他的身上不可避免的帶有時(shí)代和階級(jí)的局限。他曾經(jīng)阻撓雙筒蒸汽機(jī)和高壓蒸汽機(jī)的發(fā)明和推廣，還嘲笑別人用蒸汽機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛的努力。瓦特為蒸汽機(jī)的推廣使用做出了不可磨滅的重要貢獻(xiàn)、有力的推動(dòng)了社會(huì)的前進(jìn)。恩格斯在《自然辨證法》中這樣寫道：“蒸汽機(jī)是第一個(gè)真正國(guó)際性的發(fā)明……瓦特個(gè)它加上了一個(gè)分離的冷凝器，這就使蒸汽機(jī)在原則上達(dá)到了現(xiàn)在的水平�！焙笕藶榱思o(jì)念這位偉大的發(fā)明家，把功率的單位定為“瓦特”。 蒸汽機(jī)的應(yīng)用 瓦特發(fā)明的蒸氣機(jī)，使得紡紗織布效率大為提高，從而加快了國(guó)家的資本累積速度，對(duì)國(guó)家的資本主義發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)，間接提高了人民的生活水平。：瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展，他使原來(lái)只能提水的機(jī)械，成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī)，并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機(jī)的改良者。 自18世紀(jì)晚期起，蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在冶煉、紡織、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。它使英國(guó)的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi)(從1766年到1789年)增長(zhǎng)了5倍，為市場(chǎng)提供了大量消費(fèi)商品，加速了資金的積累，并對(duì)運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求。長(zhǎng)遠(yuǎn)影響：蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來(lái)才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。
