巴基球:神奇的分子

巴基球:神奇的分子

上周末,英国化学家哈里·克罗托爵士去世,享年 76 岁。他是巴基球的共同发现者,巴基球是一种由 60 个原子组成、形状像“空心足球”的碳。这一发现让克罗托和他的团队获得了诺贝尔化学奖。这篇封面故事由爱德华·埃德尔森撰写,最初发表在 1991 年 8 月的《大众科学》杂志上探讨了巴基球是如何被意外发现的,以及 1991 年那些科学家对未来的可能性的看法。

一场化学革命正在亚利桑那州图森市一栋改建的采矿建筑的一个小房间里发生着,一位身穿脏工作服、戴着面罩的妇女正在费力地从金属容器上刮掉烟灰。

虽然看上去并不太令人兴奋,但这是世界上第一个生产新发现的奇异材料“巴基球”的设施,这种材料拥有非凡的潜力,全国各地的化学家和物理学家都排队购买这种材料,每克 1,200 美元,大约是黄金价格的一百倍。

加州大学洛杉矶分校的罗伯特·惠顿惊呼道:“这是我能想到的化学界最大的新闻。”

原因何在?烟灰中大部分都是普通的碳颗粒,而碳分子却具有独特的结构,与之前已知的两种碳形式完全不同。

一种新型碳的发现令大多数科学家大吃一惊。碳是所有元素中研究最深入的,因为它是大多数生命分子(有机分子)的基础。翻阅任何一本化学教科书,你都会看到,几个世纪以来的研究表明,碳只有两种基本结构:坚硬、闪闪发光的钻石,其碳原子排列成小金字塔;以及暗淡、柔软、滑溜的石墨,由碳原子六边形片组成。

那些化学教科书现在已经过时了。现在有一种新的碳基本形式,其结构几乎令人难以置信:它的 60 个碳原子形成了一种看起来像空心足球的东西。它是唯一一种形成球形笼状的单一元素分子。

这种分子的正式名称是巴克明斯特富勒烯,因为它的形状与美国发明者巴克明斯特·富勒发明的测地线圆顶相似。化学家们非正式地称它为巴基球或 C-60。它的原子排列成一组正五边形和六边形——准确地说是 12 个五边形和 20 个六边形。它是新发现的一类类似分子家族中的一种,它们具有相似的几何形状,但碳原子的倍数不同。科学家们把这整个家族称为富勒烯;许多化学家和物理学家正在全力以赴地研究它们的特性。

这不仅仅是一项重大进展带来的智力冲击,它像几年前发现高温超导体一样激励着科学界。巴基球的性质将带来大量有价值的应用,这一前景令人瞩目。

“对化学家来说,这就像圣诞节一样,”休斯顿莱斯大学的理查德·斯莫利 (Richard Smalley) 兴高采烈地说道,他是巴基球游戏的关键参与者之一。为了解释这一点,他回想起 1825 年苯的发现。苯分子是一个相对简单的六碳环,但它是无数化合物的母体,从阿司匹林到鼻充血药,再到油漆、染料和塑料——所有这些都是通过六碳环制成的。现在,化学家们希望利用这种至少比苯大 10 倍的新碳分子家族来发挥同样的魔力,因此具有更大的可能性。

“现在不是 1825 年了,”斯莫利说道,“这就像发现苯一样,只不过现在我们拥有了 20 世纪 90 年代的所有技术和科学仪器。”

研究人员现在已清楚,C-60 分子异常稳定,耐放射性和化学腐蚀。它还贪婪地接受电子,但并不犹豫地释放它们。这些和其他属性已经让科学家和工程师们推测出微型滚珠轴承、新型癌症治疗方法、轻型电池、强力火箭燃料,以及以碳原子为骨架的塑料和其他有机化合物的无限可能性。

癌症患者抗肿瘤疗法的一个方案是将放射性原子封闭在巴基球内。碳屏障将有助于在注射后保持放射性同位素的完整性。斯莫利已经用其他元素取代了球中的一些碳原子,以制造半导体“巴基球”。用外来原子掺杂硅是将硅变成晶体管中的半导体的方法。

斯莫利谈到的另一个想法是制造一种超强电池,将锂和氟原子包裹在巴基球笼中,当它们结合时会产生能量,以此保护它们免受空气中氧气的侵蚀。其他研究人员设想通过从新分子中剥离一些电子来制造电池。

科学家们推测将巴基球串在一起可以形成新型塑料的基础。他们梦想着通过在 60 个碳原子上悬挂不同的原子或化学基团来以一百万种方式改变分子。加州大学圣巴巴拉分校的有机化学家 Fred Wudl 说:“这是制造全新有机化合物家族的起始材料。”

巴基球的发现背后的故事和它的结构一样离奇。这是一个充满灵感的猜测,似乎走进死胡同的故事,一个充满创造力的午夜时光的故事,一个多年有条不紊的艰苦工作,最终带来了意想不到的突破的故事。这是一个横跨两大洲、耗时五年多的应用努力的故事。

时间回溯到 1984 年的莱斯大学,当时斯莫利领导的一个研究小组正在研究原子团簇的性质。原子团簇是大于分子但小于可见固体的原子群。斯莫利团队使用了他们发明的一种不同寻常的装置,称为激光超声团簇束装置。这是一个钢制真空室,里面有一个挖空的钢块。钢块内部的样品受到非常强烈的短脉冲激光能量的照射,从而汽化。照射时,一股惰性氦气将汽化的材料带到另一束激光中,激光通过剥离电子使原子团簇电离。然后,原子团簇被推入一种称为质谱仪的分析仪器中,质谱仪可以读取原子团簇的尺寸。斯莫利用这台机器分析了包括硅在内的多种元素。

当时,英国萨塞克斯大学的哈里·克罗托正在莱斯大学做客,他建议将碳元素添加到斯莫利团队一直在研究的元素列表中。克罗托之所以对此感兴趣,是因为他正在研究星际空间中长链碳分子的可能起源;他已经在恒星之间的尘埃中发现了九碳分子的证据。他推测碳分子可能是在富含碳的红巨星大气熔炉中形成的。(当一颗恒星燃烧了大约 10% 的氢燃料时,它会膨胀到更大的尺寸,变得更红、更亮。当我们的太阳在几十亿年后变成一颗红星时,它会吞噬水星和金星。)克罗托认为,斯莫利的装置可以产生数万度的温度——比红巨星的表面还要热——这是一种在实验室中复制该熔炉的方法。

一年后,斯莫利的团队开始对碳进行研究,之所以延迟,部分原因是埃克森研究与工程公司的一个团队已经在使用莱斯大学制造的机器对碳进行研究;斯莫利希望避免重复。

当斯莫利的团队与克罗托一起对碳进行电击时,结果令人震惊。他们原本预计会得到类似埃克森团队发现的随机且无趣的碳簇。大多数碳簇包含 2 到 30 个碳原子,有些碳簇更大,包含偶数个原子。碳原子数为 10 的碳簇数量也有所增加:50、60、70 个碳簇。

但是,60 个碳原子簇的奇怪之处引起了他们的注意。他们的样本中出现的 60 个碳原子簇的数量远远超出了随机形成所能解释的范围——是其他偶数碳原子簇的三倍。斯莫利的研究生吉姆·希思对这一发现很感兴趣,他花了一个周末的时间研究出一种增加 C-60 原子簇产量的方法;他发现他可以对实验进行一些修改,使产生的 C-60 数量是其他偶数碳原子簇的 40 倍。

当莱斯大学的化学家们讨论这些结果时,他们提出了两个问题:为什么是偶数簇,为什么有这么多碳-60?一种解释是,他们正在制作碳“三明治”,即包含大量原子的扁平材料片,由类似石墨的六边形基团组成。但是,斯莫利回忆说,这种扁平分子的两端会有未连接的悬空化学键,没有明显的方法将它们连接起来。

此外,为什么这种开放式簇应该恰好有 60 个碳原子,不多也不少?

莱斯团队的一名成员(没有人记得是谁)认为碳 60 团簇实际上不是一个团簇,而是一个分子,而且是一个空心球形状的分子。也许他们谈论的那些平面实际上卷曲形成一个球体,最终看起来就像一个测地线圆顶。这样就可以解决悬空键问题。斯莫利看过巴克敏斯特·富勒的测地线圆顶之一的照片,上面有六边形单元,他认为这种几何结构值得一试。

那天晚上,希思和妻子一起尝试用口香糖和牙签组装 C-60 分子,这是一项黏糊糊、最终毫无意义的工作。

与此同时,斯莫利坐在电脑前,试图为一个含有 60 个原子的碳球生成一个模型结构。经过几个小时的努力,他一无所获。沮丧之下,他开始用法律用纸剪出边长一英寸的正六边形,并试图用它们做一个球体。没有成功。当他伸手去拿午夜后的啤酒时,他想起克罗托说过他曾经为他的孩子建造过一个测地线圆顶,里面可能包含正五边形和六边形。于是斯莫利剪出一个五边形,开始在它周围排列六边形,添加更多的五边形和六边形,一边工作一边用胶带把薄薄的纸形状粘在一起,最后,在一半的时候,他发现自己有所收获。

“我的心怦怦乱跳,”斯莫利回忆道。“除非我数错了,否则这个结构可以闭合形成一个球体,顶点数是神奇的 60 个。”

事实上,纸模型形成了一个球,甚至掉在地上也能弹起来。它有 20 个六边形和 12 个五边形。60 个顶点或角中的每一个都代表一个碳原子,它们彼此相同;每个顶点或角都位于一个五边形和两个六边形的连接点上。

这个形状看起来非常优雅,斯莫利知道几何学家一定很熟悉它。他打电话给莱斯大学数学系主任威廉·维奇,描述了他所建造的东西。最后维奇回复说:“我可以用很多方法向你们解释这个,”他说,“但你们看到的是一个足球,孩子们。”

这种结构在技术上被称为截头二十面体,是无数个球形笼子中的一个,可以用六边形和五边形形成。巴克敏斯特·富勒意识到,由于几何形状,许多此类结构都具有与质量不相称的刚性。因此,坚固、轻质的测地线圆顶诞生了。

在他们划时代发现的第二天,莱斯大学的化学家们曾考虑用“soccerene”和“ballene”来命名 C-60 分子,但最终决定采用“巴克敏斯特富勒烯”。

如今,它也被称为巴基球。其他偶数的测地线圆顶形碳簇统称为“富勒烯”。斯莫利和他的同事在 1985 年发表的一篇科学论文中宣布了 C-60 的发现、其结构理论以及其他富勒烯的结构。

许多科学家对这个想法很感兴趣,但也有一些人对此感到不安。埃克森团队对此持不同意见,他们坚持认为碳簇很可能是由无趣的交联原子链组成。加州大学的惠顿当时是埃克森的研究生,他记得曾与康奈尔大学的老师罗尔德·霍夫曼谈论过斯莫利的发现,霍夫曼曾因对碳的研究而获得诺贝尔化学奖。惠顿回忆道:“他说 10 个碳原子的重复并没有什么不寻常的。所以在埃克森,我们停止了研究。”

在宣布这一激动人心的发现后,赖斯团队陷入了困境。他们只有几分之一毫克的 C-60,不足以证实它的存在。

他们如何说服怀疑者并证实他们的 C-60 结构理论?显然,他们必须生产大量的巴克明斯特富勒烯,足够进行彻底分析。斯莫利将这项工作交给了希思。斯莫利称之为“寻找黄色小瓶”,因为理论表明 C-60 分子应该是淡黄色的。这看似一份简单的工作,但却变成了一场噩梦——“一场没有乐趣的实验”,他回忆道。

莱斯大学的研究人员收集了从集束仪器喷嘴中喷出的黑色物质。两年来,希思一直将这种物质与苯混合,希望这种溶剂能够浓缩出相当数量的 C-60。但这一努力失败了。

“经过两年对透明苯溶液的观察,我们并没有发现富勒烯的存在,因此我们得出结论,也许有一天会有人分离出一点这种物质,”斯莫利说。“我们更希望第三世界国家的化学家能从牛粪或类似物质中提取出一毫克这种物质。”

相反,答案来自图森和德国海德堡,这在某种程度上表明科学突破有时具有难以解释的性质。这两个人发现了用桶制造巴基球的方法,但他们研究的东西却完全不同。

亚利桑那大学的唐纳德·霍夫曼 (Donald Huffman) 和马克斯·普朗克核物理研究所的沃尔夫冈·克拉奇默 (Wolfgang Kratschmer) 正在研究碳团簇,但他们的视角和目标与斯莫利完全不同。

霍夫曼和克拉奇默正在研究各种小粒子如何吸收光:生物粒子、烟尘粒子、任何非常小的粒子。他们多年来一直在研究碳,因为天文学家认为,漂浮在恒星之间的微小碳粒子以有趣的方式吸收星光,这可能有助于他们了解宇宙。

尝试了多种方法后,霍夫曼和克拉奇默发明了一种巧妙而简单的装置,用于制造大量小碳颗粒。他们的机器由两根石墨棒组成,连接到一个被氦气包围的高电流电路上。钢锯刀片充当弹簧,将两根石墨棒推到一起。当它们接触时,碳就会蒸发,形成大量碳簇——也就是烟灰。

与烟灰打交道是一件肮脏的工作,但这次它得到了回报。回报来自于系统地测量碳团簇如何吸收可见光的工作。

“我们是第一个直接测量极小碳粒子光吸收光谱的人,”霍夫曼说。“当我们这样做时,我们看到了这个特征。”

该特征是一个峰值,表明波长为 2,200 埃的光被碳吸收——几乎,但不完全,像天文学家在星际尘埃中看到的峰值。

霍夫曼和克拉奇默不明白这一发现。“于是我们回到实验室,开始制造更多的碳簇,”霍夫曼说。“就在那时,我们开始在这个峰上看到新奇的东西。事实上,我们看到了三个小波动。”克拉奇默立即将它命名为 kamel 样本(德语中意为骆驼)。

那是 1983 年 3 月,克拉奇默和霍夫曼开始争论那到底是什么:“也许那是一种新形式的碳。这太荒谬了。也许那是一种碳原子簇。也许那只是垃圾。我们大多认为那只是某种垃圾,”霍夫曼说。

当霍夫曼读到 1985 年 Kroto-Smalley 的论文,其中讨论了一种新的 60 碳分子时,他突然灵光一闪。这种奇怪的新物质可以解释他和克拉奇默所看到的所有奇怪现象。很快,他们对碳的研究重点发生了根本性的变化。霍夫曼和克拉奇默根本不相信他们已经制造出了巴克明斯特富勒烯,但他们开始将工作重点转向这个方向。为了安全起见,1987 年,霍夫曼通过他的大学提交了一份专利披露备忘录,要求“提出一种制造大量 C-60 的方法”。

1988 年 2 月,专利律师回电时,霍夫曼发现他无法再制作具有驼峰特征的样品。为了增加 C-60 的产量,他的研究生洛厄尔·兰姆开始对实验进行修改,改变条件组合,主要是氦气压力。结果是产生了大量的 C-60——毫克,比其他人制作的都要多。

他们还不能拍照来证明他们拥有碳 60,但他们可以根据其预测的性质开展工作。有机化学家对斯莫利的提议非常感兴趣,他们想弄清楚巴克明斯特富勒烯如何吸收红外光。他们推测,除了四种波长会被吸收外,大部分红外光都会直接穿过碳分子。绘制在图表上,吸收光谱是一条几乎平滑的曲线,只有四个强峰。当霍夫曼和克拉奇默将红外能量照射到他们的样品上时,他们看到了预测的四个峰。Bingo!

嗯,差不多。用于润滑实验设备的真空泵油有两个自己的峰值——几乎与预测的巴基球峰值完全吻合。克拉奇默进行了一项实验,排除了两个峰值来自油的可能性。他用碳-13 制作巴基球,碳-13 比主要同位素碳-12 略重。预计较重的原子会使红外峰值发生可预测的偏移;它不会使任何归因于污染的峰值发生偏移。预测的偏移出现了。巴基球存活了下来。

为了参加会议,霍夫曼和克拉奇默写了一篇小论文,题目很谦虚,叫做《实验室生产的星际尘埃类似物中存在碳-60 的可能性》。这篇论文于 1989 年 9 月发表在一本不太知名的杂志上。到 1990 年初,克拉奇默和霍夫曼获得了相对纯净的样品,不仅有碳-60,还有另一种富勒烯碳-70。现在他们终于可以向科学界揭示他们一直在做的事情了。

1990 年 9 月,他们在《自然》杂志上以详尽的方式发表了这一论文。哈夫曼和克拉奇默煞费苦心地描述了他们制造巴克敏斯特富勒烯的方法,并展示了实际晶体的照片。

有大事发生的消息已经泄露出去。真正让人吃惊的是,巴基球如此容易制造。但它们的产量还不足以让科学家确定它们的结构。这项任务落到了现在成群结队的巴基球研究人员身上。

“我们一直认为它的形状最有可能,而且它如此吸引人,以至于每个人都在谈论它,好像它已经被证实了一样,”惠顿说,他当时在加州大学洛杉矶分校有自己的实验室。

当 Whetten 和同事 Francois Dederich 阅读到《自然》杂志的论文后,他们改变了思路,开始研究 Huffman-Kratschmer 方法。

位于加利福尼亚州圣何塞的 IBM 阿尔马登研究中心的 Don Bethune 也做了类似的事情。受 Kroto-Smalley 论文的启发,他开始使用另一位 IBM 科学家 Heinrich Hunziker 开发的机器研究碳簇,以研究磁盘驱动器磁头的污染。该机器使用激光脉冲将有机分子从干净的表面提起,并将它们放入一种名为光谱仪的分析仪器中研究它们的质量。

但贝休恩遇到了与斯莫利同样的麻烦:他无法获得足够的碳 60 团簇来进行有用的实验。因此,他开始寻找另一种方法。

一天晚上,贝瑟恩和一位同事正在与一位在加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔实验室使用斯莫利仪器的人讨论他遇到的问题。贝瑟恩建议,如果你把一个小物体放在激光前面,然后尝试脉冲光束,也许会成功。对方的回答是:“这真的做不到。你还不如点燃一根火柴,把一些烟灰放在金属板上。这和你让我在这里做的事情一样愚蠢。”

IBM 的科学家们挂断电话,交换了一下眼神,然后四处寻找可以燃烧的东西。他们首先尝试的是甲醇,也就是木酒精,它燃烧时会产生干净、无烟的火焰。然后他们又尝试了一张纸。还是没有烟灰。然后 Bethune 发现了一个空花生罐的聚乙烯盖子。这让他得到了想要的烟灰。质谱仪显示了 60 个碳原子区域所需的峰。

Bethune 和他的同事们对实验进行了改进,燃烧了纯碳,并看到了碳 60 团簇的主要峰。就在那时,他们看到了 Huffman-Kratschmer 的论文,并知道他们得到了什么。

随后,他们开始对碳 60 样品进行一系列深入研究:核磁共振、拉曼光谱、红外光谱。他们将样品冷却到液氮温度,以减慢在室温下疯狂旋转的巴基球的速度,并拍摄了扫描隧道显微镜图片,显示了 C-60 和 C-70 分子的整体形状,但没有显示其原子的排列。IBM 团队很快发表了一篇论文,证实了 Huffman-Kratschmer 的发现。

世界上第一座巴基球生产设施于 1991 年初在图森的材料和电化学研究公司投入使用,并获得了生产研究用量的专利。该过程并不复杂。操作的核心是一个普通水桶大小的金属腔。流经腔内石墨电极的电流由 Sears Craftsman 电弧焊机提供。石墨蒸发后(看起来像柴油机尾气),烟灰溶解在甲苯中,溶液旋转以得到相对纯净的富勒烯。听起来很简单,但提取过程很棘手,Huffman 说。

“目前,问题在于他们无法满足需求,”他补充道。“他们每天生产超过一克,但这很耗时。”不过,走廊尽头是十倍放大的设备,更大的计划即将实施。“如果需求量真的很大,”哈夫曼补充道,“C-60 最终可以以每克几美分的价格生产。我真的认为,十年或二十年后,会有大型工厂生产这种材料。”

1991 年 4 月,加州大学伯克利分校的化学家乔尔·霍金斯 (Joel Hawkins) 及其同事发表了第一张该分子晶体结构的 X 射线照片,从而绝对、完整地证实了 C-60 的足球几何形状。

与此同时,研究人员还发现了巴基球更奇特、更有价值的特性。今年 4 月,新泽西州贝尔实验室的科学家在巴基球中植入钾元素,发现它们在零下 427 华氏度的温度下变成超导体。这是所有有机化合物中最高的超导温度,这为巴基球研究开辟了一个全新的领域。

在加利福尼亚州,惠顿以每小时 15,000 英里的速度将巴基球分子射向不锈钢墙。它们毫发无损地反弹回来。“它的弹性比任何已知的粒子都要强,”惠顿说——弹性可能足以用作火箭燃料,因为火箭必须承受巨大的压力。

康奈尔大学高压材料科学研究员亚瑟·鲁夫 (Arthur Ruoff) 进行了理论计算,结果表明,巴基球在中等压力下比钻石坚硬得多,尽管在大气压下它们会变得“糊状”。他认为,这一特性可以扩大高压研究的范围。所谓的“金刚石砧”现在用于产生 400 万个大气压的压力。鲁夫正在考虑将要测试的材料放入巴基球中,以实现更高的压力。

原住民粒子?

IBM 的 Bethune 表示,这只是个开始。“这种分子看起来就像是某个天才工程师坐下来设计的东西……有可能制作出分子圣诞树。我们可以用各种功能组来装饰它们。它是一把瑞士军刀般的分子。”

这种灵活性可能使 C-60 分子在我们所知的物质形成过程中发挥了原始作用。斯莫利推测,如果巴基球确实是在 100 亿至 200 亿年前红巨星的炽热中产生的,那么它不仅是宇宙中最常见的分子,而且可能是最古老的分子之一。而且由于它们足够大,可以在碰撞中收集更小的粒子,也许它们充当了原始核,第一批固体物体围绕着它们凝聚:星际尘埃粒子,然后是岩石、小行星、彗星以及行星本身。1991 年初,图森的材料和电化学研究公司获得了生产研究用量的专利。这个过程并不复杂。操作的核心是一个普通水桶大小的金属腔。流过腔内石墨电极的电流由 Sears Craftsman 电弧焊机提供。石墨蒸发后(看起来像柴油机尾气),烟灰溶解在甲苯中,溶液旋转以得到相对纯净的富勒烯。听起来很简单,但提取过程很棘手,哈夫曼说。

“目前,问题在于他们无法满足需求,”他补充道。“他们每天生产超过一克,但这很耗时。”不过,走廊尽头是十倍放大的设备,更大的计划即将实施。“如果需求量真的很大,”哈夫曼补充道,“C-60 最终可以以每克几美分的价格生产。我真的认为,十年或二十年后,会有大型工厂生产这种材料。”

1991 年 4 月,加州大学伯克利分校的化学家乔尔·霍金斯 (Joel Hawkins) 和同事发表了该分子晶体结构的第一张 X 射线照片,彻底证实了 C-60 的足球几何形状

与此同时,研究人员还发现了巴基球更奇特、更有价值的特性。今年 4 月,新泽西州贝尔实验室的科学家在巴基球中植入钾元素,发现它们在零下 427 华氏度的温度下变成超导体。这是所有有机化合物中最高的超导温度,这为巴基球研究开辟了一个全新的领域。

在加利福尼亚州,惠顿以每小时 15,000 英里的速度将巴基球分子射向不锈钢墙。它们毫发无损地反弹回来。“它的弹性比任何已知的粒子都要强,”惠顿说——弹性可能足以用作火箭燃料,因为火箭必须承受巨大的压力。

康奈尔大学高压材料科学研究员亚瑟·鲁夫 (Arthur Ruoff) 进行了理论计算,结果表明,巴基球在中等压力下比钻石坚硬得多,尽管在大气压下它们会变得“糊状”。他认为,这一特性可以扩大高压研究的范围。所谓的“金刚石砧”现在用于产生 400 万个大气压的压力。鲁夫正在考虑将要测试的材料放入巴基球中,以实现更高的压力。

原住民粒子?

IBM 的 Bethune 表示,这只是个开始。“这种分子看起来就像是某个天才工程师坐下来设计的东西……有可能制作出分子圣诞树。我们可以用各种功能组来装饰它们。它是一把瑞士军刀般的分子。”

这种灵活性可能使 C-60 分子在我们所知的物质形成过程中发挥了原始作用。斯莫利推测,如果巴基球确实是在 100 亿至 200 亿年前红巨星的高温下产生的,那么巴基球可能不仅是宇宙中最常见的分子之一,而且也是最古老的分子之一。而且由于它们足够大,可以在碰撞中收集较小的粒子,因此它们可能充当了原始核,第一批固体物体围绕着它们凝聚:星际尘埃颗粒,然后是岩石、小行星、彗星和行星本身。

(编者注:本文早期版本错误地将赫罗托爵士去世时的年龄定为 79 岁。他的年龄是 76 岁。 《大众科学》对此错误深表歉意。)

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