克莱尔·卡梅伦·帕特森（ClairCameronPatterson）
图源：加州理工档案馆mag.uchicago.edu
编者按?●○科学发现给科学家带来的是荣誉，还是枷锁？
本文的主人公克莱尔·卡梅伦·帕特森（ClairCameronPatterson）是来自美国的地球化学家，他测量出了较为准确的地球年龄，后又发现了含铅汽油对环境的污染，促成了含铅汽油的淘汰。就是这样一位伟大的科学家，却被当时铅领域的专家们排挤打压，一生都在科学之路上踽踽独行。撰文
杨朔
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王雨丹
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几千年来，地球的年龄一直困扰着人类，直到年，一个名叫克莱尔·卡梅伦·帕特森（ClairCameronPatterson）的地质学家给出了较为准确的答案：45.5±0.7亿年（现被修正为45.4±0.5亿年）。不过，帕特森的发现为自己带来的不只是荣耀，还招致了“天大的麻烦”。
从曼哈顿计划到芝加哥大学
年，帕特森出生于美国爱荷华州，他的童年是在打猎、钓鱼和农田中疯玩度过的。受过高等教育的父母没有放松对帕特森的教育，但更多是以培养孩子的学习兴趣为主。他曾回忆道，“我七、八年级的时候，他们就给我购买了化学用品，我还组建了一个小的家庭实验室”，“九年级的时候，一位叔叔还送给我一个他读大学时用过的化学实验作业本”[1]。诸如此类的事情，在潜移默化中培养了他对科学的兴趣。
帕特森
图源：resolver.caltech.edu
年，高中毕业的帕特森前往爱荷华州的一所私立文理学院——格林内尔学院（GrinnellCollege）学习化学。在这里，帕特森度过了一段舒适的大学生活并结识了自己的妻子。求学期间他展现出对化学浓烈的兴趣，“在实验室，你可以做你想做的事情，研究你好奇的东西[1]”。
大学毕业后他前往爱荷华大学（TheUniversityofIowa）攻读硕士，研究分子光谱学，仅用九个月便获得了物理化学硕士学位。但这种平稳的生活并没有延续下去，帕特森大四那年，美国已经卷入了第二次世界大战，硕士毕业的他按捺不住内心的冲动决心参*，但遭征兵委员会拒绝，因为委员会已经给帕特森找到了新的战场：曼哈顿计划。
年珍珠港事件后，为了先于德国研制出原子弹，早日取得战争胜利，美国陆*部于次年6月启动了规模庞大的核研究计划，由于最早的指挥部在曼哈顿，所以该计划被称为“曼哈顿计划”。时代洪流的裹挟下，“专业对口”的帕特森加入了“曼哈顿计划”，在此期间学习并掌握了一项特殊技术：质谱仪测定法（MassSpectrometry）[2]。
自然界中某些特定元素包含有不同的种类，它们质子数相同，中子数不同，因此会表现出不同的物理性质。以铀为例，自然界中含有三种铀的同位素，制造原子弹的主要原材料是铀-，但是原始铀矿中的99.9%是铀-，不能用来制造炸弹[1]。因此，需要将铀的同位素进行分离提纯，这就需要用到分离和检测不同同位素的利器：质谱仪。
不同的同位素因为离子质量不同，在恒定磁场或者电场作用下会沿着不同的路径进入不同的收集器，实现同位素的分离。尽管在19世纪末人们已经明白了工作原理，但直到年，英国科学家弗朗西斯·阿斯顿才研制出了世界上第一台质谱仪，而真正将其用于实践的则是“曼哈顿计划”：帕特森通过质谱仪将铀-和铀-分开，为曼哈顿计划提供了宝贵的原材料。
二战结束以后，帕特森进入芝加哥大学攻读博士学位，师从核物理教授哈里森·布朗（HarrisonBrown）。[3]
“测量了它，你就成名了”
地球的年龄曾是物理天文学上的一个未解之谜。
布朗教授一直在思考如何能够准确测量地球年龄。他发现铀同位素能够很好地解决这个问题。因为随着时间推移，铀会衰变成铅，铀有三种同位素，不同同位素的半衰期不同（其中，铀-的半衰期约为7亿年，铀-的半衰期约为45亿年），不同的半衰期导致铀衰变形成铅-和铅-。只要分析比较衰变后铅同位素的比例，就可以推知矿物形成的具体时间。
于是，布朗教授找来了操作质谱仪的能手帕特森，让他去测量出地球上铅同位素的比例并代入已有的方程式，以此来测量地球的年龄，并告诉他只要测量成功，他就会因此声名大噪。（Youmeasureitsisotopic