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從「土豆」到「鱷魚」

1930年,盧瑟福說服皇家學會,從蒙德(L?Mond)的遺贈中拿取了15000英磅,專門為來自俄國的卡皮查建造一所從事高場和低溫研究的實驗室,取名為蒙德實驗室,由卡皮查擔任實驗室主任。當蒙德實驗室在1932年正式落成時,人們看到,門口的牆上有一幅鱷魚的浮雕,實驗室裡面又有一幅盧瑟福的浮雕。這是卡皮查在以他獨特的方式向盧瑟福表示敬意。其實,卡皮查早就在他給母親的信中把盧瑟福稱為「鱷魚」了。至於為什麼起了這樣一個綽號,有過種種不同的說法,其中最有道理的也許還是卡皮查自己的解釋:「在俄國,鱷魚是一家之父的象徵,令人讚賞和敬畏,因為它有直挺挺的脖子,無法回頭。它只是張著嘴,一往直前——就像科學、就像盧瑟福一樣。」鱷魚,就是盧瑟福科學精神的象徵。


1882年,一個11歲的男孩,歐內斯特?盧瑟福,站在紐西蘭一家農場的屋門前,看著遠處漸漸逼近的風暴。他父親也被雷聲驚醒了,走下樓問兒子在幹什麼呢?盧瑟福回答說:他學會了通過計算閃電和雷聲之間的間隔時間來計算風暴中心離他們還有多遠。這個一輩子在種土豆的農夫一共有12個孩子,歐內斯特是其中一個。直到那時,他也跟皮埃爾?居里小時候的經歷相似,被他人認為有點遲鈍。他在家接受的教育,都11歲了還只會讀不會寫。12歲的時候,他幸運地碰上了自己一生中所要遇到的幾個有天賦的老師中的第一個,並激發了他學習的興趣。


儘管家庭的全部收入僅夠糊口,但父母還是節衣縮食供盧瑟福一直念完大學。在紐西蘭,化學和物理學很不受重視。因此,他是納爾遜(Nelson)大學裡僅有的3個上過這些課程的學生當中的一個。由於學習成績優秀,大學畢業時盧瑟福獲得了兩個學士和一個碩士學位,但是盧瑟福立志將科學作為自己畢生的事業。於是他申請了進入劍橋大學深造的大英博覽會獎學金。他和很多人一起參加了考試,結果和一個叫麥克勞林的人都具備了錄取條件,但名額只有一個。基金委員會經過討論,決定把獎學金授予麥克勞林,盧瑟福只好回家務農,等待以後的機會。不久後的一天,盧瑟福正在地里挖土豆,母親手裡揮舞著一張電報紙,激動地喊:「你取上啦!你取上啦!」他扔下手中的鐵鍬,高興得跳起來:「這是我要挖的最後一個土豆!」原來麥克勞林已經結婚,而獎學金不能養活兩個人,所以麥克勞林決定留在紐西蘭。於是基金委員會決定把這項獎學金授予盧瑟福。

1895年9月,盧瑟福借錢買了一張最便宜的船票前往英國。他希望在那裡能把自己的無線電裝置賣掉,賺到足夠的錢和未婚妻瑪麗?牛頓成親。湯姆森告訴盧瑟福這種關於錢的低俗的想法是「不光彩」的,而且不值得真正的科學家去琢磨(因此瑪麗?牛頓後來又等了5年,才等到盧瑟福覺得有足夠的金錢基礎來迎娶她)。當時,沒有人想到他會成為20世紀最偉大的科學家之一。


盧瑟福在放射性和原子結構等方面都作出了重大的貢獻。關於放射性的研究確認了放射性是發自原子內部的變化。這一發現打破了「元素不會變化」的傳統觀念,使人們對物質結構的研究進入到原子內部這一新的層次,在科學領域中開闢了一條新的道路——原子物理學。他論證了原子的核式模型,把原子結構的研究引上了正確的軌道,被譽為「原子物理學之父」。他實現了人工核反應。用粒子或γ射線轟擊原子核來引起核反應。這種方法很快就成為人們研究原子核和應用核技術的重要手段。

從「土豆」到「鱷魚」


來看看這樣的師生傳承吧。湯姆孫於1897年發現了電子,證明了「原子可以再分」。他因對「氣體放電理論和實驗研究」而獲得1906年諾貝爾物理學獎。此後他提出了一個原子結構的「西瓜模型」,但湯姆孫的學生盧瑟福用實驗否定了「西瓜模型」。他認為,原子應是一個像太陽系那樣的行星模型。盧瑟福因首先提出了「放射性元素的蛻變理論」,因而獲得了1908年的諾貝爾化學獎。盧瑟福的學生玻爾(丹麥的著名物理學家)對其老師的理論也產生了懷疑,玻爾把量子論引進到原子模型,用量子論否定了盧瑟福的行星模型理論。他因從事「原子結構和原子輻射的研究」取得輝煌成果,而於1922年獲得了諾貝爾物理學獎。德國的海森堡發現玻爾的理論或其構想的原子模型中包含玻爾直觀的一些想像,缺乏理論上的論證。海森堡的量子力學取代玻爾的量子論才能解決的一些問題。海森堡因創立量子力學而獲得了1932年的諾貝爾物理學獎。青勝於藍、後來居上,就是人才成長、科學發展的客觀規律。


盧瑟福,這個農民的兒子,用他不懈的努力改變了人類探索自然的進程,贏得了全世界人民的尊敬。在他的助手和學生中先後還有14人獲諾貝爾獎,其中物理學獎10人(玻爾、康普頓、威爾遜、里查遜、查德威克、阿普頓、布萊克特、鮑威爾、科克羅特和瓦爾頓);化學獎4人(索迪、阿斯頓、亥維賽、哈恩)。他被科學界譽為「從來沒有樹立過一個敵人,也從來沒有失去過一個朋友」。我們有理由相信,是蘇格蘭農民的淳樸造就了他的高尚品德。他首先是一位好導師,認準目標就勇往直前,百折不回;他重視培養學生的思維能力,善於避開次要課題,確認主攻的關鍵問題;他謙虛、純樸、腳踏實地的工作作風,也對學生產生著潛移默化的影響。玻爾就很典型,他自己也培養出7位諾貝爾獎獲得者。


1937年10月19日,盧瑟福因病在劍橋逝世。英國人民把他與偉大的科學家牛頓和法拉第並排安葬在倫敦威斯敏斯特大教堂。他的俄羅斯學生、1978年諾貝爾物理獎獲得者卡皮查在一篇悼念文章中寫道:「盧瑟福先生不僅是一位偉大的科學家,而且也是一位偉大的導師,在他的實驗室中培養出如此眾多的傑出物理學家,恐怕沒有一位同時代的科學家能與他相比。科學史告訴我們,一位傑出科學家不一定是一位偉人,而一位偉大的導師則必須是偉人。」


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