布里奇曼科学研究

珀西·布里奇曼科学研究布里奇曼长期致力于物质在高压下的实验研究,突破了高压技术的瓶颈,开拓了高压物理学的研究领域

1909年发现无支承面密封;1952年完成了压砧-压缸型高压容器──布里奇曼容器,其原理一直到今天仍在使用

他开展高压研究工作,1937年只达到5000atm(5×10^9Pa)的压强,到1941年逐渐提高到100000atm(10^10Pa),他还采用“交叉刀刃原理”,使抗压能力达到 425 000atm(4.3×10^10Pa),1952年他发明了对置砧装置,可使高压稳定地保持在100 000atm(10^10 Pa)

他利用高压装置研究了许多不同物质在高压下的物理性质:如导电性、导热性、压缩性、抗张强度和粘滞性等

他还发现了许多物质在高压下的多种变态(如冰至少有 6种新的态)、黑磷和铯在某一转变压力下的电子重新排列

他所测定的数据,现在大都还作为标准

他在1931年出版的《高压物理学》一书是在该领域内经典权威著作

其实早在1905年布里奇曼就开始了该领域的研究,他本来是试验压力下的光学现象

但在试验过程中仪器突然爆炸了,基本部件受损,必须更换

为此,他发明了一种密封装置,从此开始了他的高压物理的研究

布里奇曼对结晶学也有研究,他创造了一种生产单晶的方法

他对金属导电现象进行过研究,发现了内珀耳热---一种新的电效应

他还为曼哈顿计划测定了铀和钚的压缩性,还协助研制过原子弹

作为一名技艺精湛的实验物理学家,他对物理概念是这样解释的“对物理概念的解释,只能在实验和观察许可的范围内进行

科学是最讲究现实的,不能含糊,所有的理论都要在实验室内拿出事实来,决不可随便瞎说

”他主张所有的概念要求是可以操作的,即可以在实验室实现

他的这种思想被称为“操作主义”

为了进行高压实验,布里奇曼发明了一种有效的密封装置,其密封度可以随压强升高而升高

这样,高压装置就不会再受漏压的限制,而只受材料强度的限制

当时冶金学的进展为他提供了前所未有的高强度的钢

他选择了一种电炉铬——钒钢

这种钢在他的压力容器里不会破裂

经过反复实验,他把压力提高到了每平方厘米10万公斤的高度,第一次成功地超过了每平方厘米3000公斤的阿玛加特压力极限

后来,他又采用了卡布洛依硬质合金制成的双层高压容器,使容器置于起抵消作用的外压之中,从而增大了容器抵抗内压的能力,使研究处在特强压力下的物质的性质成为可能

随后,他又把压力提高到每平方厘米50万公斤,并在每平方厘米42.5万公斤的压力下获得了小薄片式的压缩材料

对这些材料进行X射线的分析表明,在很高压力的作用下,物质结构可以从结晶形式变成非结晶形式

借助他的高压密封装置,他不仅获得了创纪录的高压,还把这一成就运用于高压物理研究中,并获得了许多显赫一时的成果

他发现了各种物质的新变态

例如,把水置于一定的高压中,即使是在沸点时,水也会变成冰

他发现了干冰,并查出冰的变态不下6种

从1908年起的40年间,几乎所有的高压研究都离不开布里奇曼所设计的高压密封装置

在高压物理研究方面,布里奇曼留下了大量实验数据

这些数据是发展固态物理学的无价之宝

许多天然矿物的人造产品,如人造金刚石、翡翠等都是根据他的实验数据制成的

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