书城自然科学站在巨人肩上-从汤姆生谈粒子物理学
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第7章 近代物理学家卢瑟福

生气的时候,开口前先数到十,如果非常愤怒,先数到一百。

——杰弗逊

卢瑟福堪称为“牛顿以后英国成就最突出的科学家”“近代原子物理学的真正奠基者”。他发现了镭的两种辐射成分——α射线和β射线,证实了原子核的存在。由于他对科学的贡献巨大,1908年他荣获诺贝尔化学奖。如果说普朗克把科学推进到原子时代,那么,卢瑟福就是打开原子秘宫的第一人。

1871年8月13日,卢瑟福出生于新西兰的一个村庄里。幼年时期,他不是神童,而是一个普普通通的孩子。虽然他父亲是个农场主,但家里人口很多,他有6个兄弟和5个姐妹,所以家庭的经济并不宽裕。他家住在纳尔逊市附近,那里的田野非常广阔,卢瑟福可以下水捕鱼,也可以上山打猎,他的童年过得相当快活。

可是,自他5岁开始学校生活以后,便成了一个爱学习,不贪玩的孩子,他在学校里表现非常突出,不仅功课好,其他方面也相当杰出。10岁以后,他那有朝一日将要成为科学家的迹象才逐步显露出来。有一次,他发明了一种可以发射“远射程炮弹”的玩具,并巧妙地设想出增加“炮击”距离的方法,从而显示出他那非凡的创造才能。

1886年,卢瑟福中学毕业,由于成绩突出,被保送到纳尔逊学院学习。在这里他开始对物理学产生浓厚兴趣,他在物理课的课堂上非常专心听讲,常常提出问题,课余时也经常找老师讨论,甚至蹲在马路旁,拿着树枝在地面上一边计算一边和老师讨论。

由纳尔逊学院毕业后,卢瑟福通过新西兰大学的奖学金考试,进入坎特伯雷学院就读。如果他没有取得奖学金,就得回家帮助父亲种麻。父亲是个英国移民,没有多少文化,他倒是希望卢瑟福回家,好多个帮手。然而,天才的光辉是不易被遮掩的,尽管父亲少了一个帮手,可是科学王国却增添了新鲜血液。卢瑟福考入坎特伯雷学院,成了他未来登上科学高峰的起点。

在坎特伯雷学院,卢瑟福遇到两位好老师——比克顿和库克。前者不受传统观念的束缚,善于启发学生思考;后者治学扎实,要求严格,他们对卢瑟福都产生过积极的影响。

四年以后,卢瑟福以数学、物理双第一的优异成绩获得硕士学位。但他并不满足,没有马上找工作,因为他对学习远比挣钱有兴趣,他打算在大学里再学一年,争取获得理科博士学位。

他选择的研究专题是“赫兹波”,1888年,德国人赫兹发现了无线电波,但是只能发射而不能接收。后来,一位叫布兰利的科学家发明了“粉末检波器”,在应用上却又不能令人满意,卢瑟福决心改进它。然而,坎特伯雷学院的科研条件是很差的,理化两个系合用一座用木架和铁皮建成的楼房,实验室仪器、药品都很奇缺。卢瑟福没有被困难吓倒,他自己动手,在一间破旧透风的小破棚里,安装了一部赫兹发生器。之后,又从外面买回些廉价的简单器件,利用交流电使钢针迅速磁化和去磁,他制成了一个比“粉末检波器”灵敏得多的高效检波器。1894年,卢瑟福发表论文“用高频放电法使铁磁化”,很快引起了国内外科学界的重视。

他顺利地获得了理科博士学位。

不久,他进一步改进了检波器,并使用新的检波器,从室外检测到20米远处发射的电波,这是飞越新西兰上空的第一份无线电报。

此时此刻,卢瑟福的求知欲异常旺盛,他贪婪地学习,如同鳄鱼大口吞食一般。卢瑟福对科学无比热爱,学习时特别专心,他能在无比嘈杂的环境中,专心致志地读书。甚至有人说,在他看书时,即使有人拿书本敲他的脑袋,他也感觉不到。正是因为卢瑟福对科学有这种执著追求的精神,才使他后来做出了重大的科学发现。

1895年,卢瑟福24岁时经过考试,获得了去英国剑桥大学留学的奖学金。于是,他便搭上轮船前往英国,踏上了通往原子秘宫的征程。

卢瑟福在剑桥大学三一学院的表现非常卓越,学习努力,工作踏实,思维敏锐,有所创见。两年后,被推荐到世界闻名的卡文迪许实验室当研究人员。