创奇迹的1932年：中子、正电子、氘以及其他发现
从1900年普朗克论文的发表到1913年玻尔的文章问世期间，对量子力学的研究相对讲来几乎没有引起物理学家们的注意。另一方面，从1913年到1928年该理论的完成的这段时间里，可能除了卢瑟福周围的那些人之外的整个新一代物理学家都把注意力集中到量子力学的研究上。虽然，没有实验支持，什么东西都站不住脚，但这期间人们对实验还是没有对理论那么重视。为了叫人相信这个惊人的、与建筑在宏观客体上的日常常识和经验如此不同的理论结果，实验证明是绝对必须的；明显的与现有观点相矛盾的斯特恩-革拉赫实验就是一个例证。
1928年狄拉克的相对论性电子理论提出之后，有一种感觉：物理学已到了一个转折点。这种感觉在当时确实存在而不是后来想象出来的。这一点是有例佐证的。例如，当时罗马大学物理系主任奥叟·马里奥·柯宾诺（Orso Mario Corbino）教授（1876～1937）曾作过一次饶有兴趣的演讲就是。意大利科学促进会举行了一次年会，会上促进会努力向“高明的外行们”介绍各门学科正在发生的事。费米，E.帕西柯（E.Persioo）和其他一些人反复作了新物理学的演讲，努力向意大利公众解释物理学所取得的成果。1929年，柯宾诺决定对物理学未来的更普遍的问题作调查研究，在连续不断地与费米磋商之后，1929年9月21日，发表了题为“实验物理的新目标”的演讲，结果证明这个报告在好几个方面是具有预言性的。这里，我援引了其中一些内容：
理论落后于时代的一个研究领域是液体和固体中分子或原子排列的机制这方面。分子内聚力起源于电性力这一观念已经确立。用X射线进行测试使我们几乎可以看得见原子或原子群按晶序的排列。但是，原子的电子系统的物理常数之数值预测几乎没有开始。因此，在这个领域里有许多工作需要理论物理学家去做。还有，在实验方面，这个领域决非研究透彻了。让我引用一个老的悬而未决的问题吧！在那些系统的结构里，如果人们能够完成某些在性质上自然而然发生的那种变更，那么，我们就能够，例如，将煤或石墨转变为金刚石。如果这能实现的话，那将是不泛兴趣的，甚至对科学也是如此。因此，研究物质固态或液态的物理学，研究高压和极高温或低温效应的物理学对今天的或明天的理论物理学家和实验物理学家们来说是一个有前途的领域。此外，应用也是极重要的领域。
现在，我们来谈谈物理学研究中的最高级的类别：新现象的发现，诸如电流及其各种效应，X射线和放射性，这些一度都是新的现象。经过仔细思虑之后，我毫不犹豫地坚持一种或许看来过份大胆的见解。我相信：近代物理学早已具有世界上可以用实验方法发展或产生的那些可能现象的基本知识。因此，除了原子核的人工变更这一领域（我将立即回到这个论题上来）之外，我们的子孙后代将不能参与揭示物理学上的大的新发现。他们将分享不到那些亲眼目睹电科学的诞生、或那些直接看到光学的发展或发现新射线的人们的经验感受。
因此，物理学上重大的新发现唯一可能性在于人们或许有可能轰击原子内核的那种机会中。这将是未来的物理学之有价值的任务。
……这样，卢瑟福的实验已给了我们化学元素人为蜕变的唯一可能性。然而，有效结果是如此稀少，以致于我们只能够发现一个原子一个原子蜕变的个别情况。因此，要收集到能用化学方法检测出来的那么多氢的话，需要花上成千上万个世纪。虽然卢瑟福的轰击办法在今天对我们来说仍是最有力的，但显然不能适合我们的需要。用某种其它的方法轰击原子会有可能吗？
……不过，技术和财政困难（从原则上讲，它们是可以克服的）是实现这项伟大计划的障碍。其目的不仅是实现一个可观量化学元素的蜕变，而且还要观察涉及到原子核分裂或再构的某些情况产生的巨大能量的现象。(https://www.daowen.com)
如我们在前面讲过的那样，各种元素的原子核由质子，或者说氢核，和电子组成。不过，在几个质子的结合，如组成氦核的四个质子结合的情况下，合成物的质量稍微小于四个质子的质量和。这个在重量上的减少，称为核的质量亏损。按照相对论的要求，这个质量减少必定伴随着巨大能量的释放。因此，对由四个质子形成氦核的情形，每形成一克氦，大约有15亿大卡的热产生，即相当于2百万千瓦小时的能量。自然，该现象的相反过程，即一克氦分裂为氢核，将会用掉同样多的能量。这些核现象，它们的超乎寻常的重要性不需强调，人们可以将物质转换为能量，也可以将能量转变为物质，其值相当于每一克被转换的物质折合25百万千瓦小时。
因此，人们可以得出一个结论：尽管实验物理在它的普通领域里未必会有大的进展，但是轰击原子核的许多可能性是开放的。这是对未来的物理学家最具有吸引力的领域。要参加这个总的潮流，或是按当前的趋向，或是按我已指出的未来的方向：对实验工作者来说，确切掌握理论物理的结果以及越来越要求具有大量的实验手段这已是必不可少的了。没有理论物理结果的应用知识，没有足够的实验室手段而想从事实验物理的工作，就象没有飞机和大炮想赢得一场现代战争的胜利那样不可能。
……因此，即使物理学可能发展到一个饱和点，它的对其它学科如生物学的应用，如果由真正的专家们——所有近代物理学资源的主人们来进行的话，也能产生最伟大的科学和实用价值的结果。如果人们在头脑中能将对生物学的认识和对新物理学的理解，融汇贯通而不是技术的简单迭加，那就更好了。
赫尔曼·冯·亥姆霍兹，上一世纪伟大的博物学家，在五十岁时放弃了他的生理学教授职位去柏林大学教物理。那时允许甚至鼓励这种大胆的改行。这一改行对他本人和对科学都是最大的成功。今天，情况正相反。实验物理学正迅速地达到成熟和完备的状态，以致难以进一步扩充。另一方面，它具备现成的一切手段准备帮助其它不太先进的学科。
柯宾诺明白地表述了他的关于物理学新方向的想法。但是他肯定不是感到一个新纪元开始的唯一的人。那时，许多大学里的新一代的物理学家正转向核问题的研究。巴黎和剑桥的半垄断地位被动摇了。新的人名取代了玛丽·居里和卢瑟福的名字。沃尔塞·玻特（Walther Bothe）、詹姆斯·查德威克以及弗里德里克·约里奥（Frédéric Joliot）都是中心人物。还有，相对讲对量子力学的建立没有什么贡献的美国正大大地提高了它的重要性。新的实验中心同样也正在欧洲组建起来，例如，在罗马。罗马因为费米的关系早已享有理论中心的声誉。
所有这些新的变化在1932年结出了丰硕的果实。1932年，这是很凑巧的一年，一大批划时代的新发现，它使人回忆起在本书一开始就描述过的1895年前后的情形。按年代顺序，主要的发现是中子；质量为2的氢同位素-氘；正的电子或阳电子；加速器时代的来到；以及紧接着的β射线理论和人工放射性的发现。我肯定，在汉堡大学的一次物理学讨论会前的同一次茶话会上，我就听到其中的两项发现。
