谁是诺奖最严厉的父亲？| 我在科学界认亲（1）

在科学史上，拿诺奖很难，但是比拿奖更难的，是“批发”诺奖。有这样一个人，他自己拿了一个（虽然是他不太情愿的化学奖），他的老师拿了一个，而他的学生名单里，竟然整整齐齐地排列着11位诺贝尔奖得主[1]。这个人就是卢瑟福。

▲新西兰100元上的卢瑟福，上有诺贝尔奖章，放射性原子随时间衰变的对数图，几何纹理代表了原子结构和粒子散射实验

当我们隔着岁月的滤镜，去阅读后辈们的追忆时，往往容易脑补出一位循循善诱的温厚长者。然而，若是回到当年剑桥的卡文迪许实验室，那里的气氛恐怕要紧绷得多。学生们每天走进实验室，第一件事不是看仪器，而是竖起耳朵判断当天的运势：如果能听到教授那标志性的跑调歌声，说明今天是个好日子；否则，大家最好夹着尾巴做人。当然要是把时间再往前拨动一些，我们会发现卢瑟福完全是另一种样子。

土豆田里的野路子

人在求学路上遇到良师是弥足珍贵之事，卢瑟福也是如此。1871年，卢瑟福出生在新西兰南岛的偏僻乡下，家里有12个孩子，父亲经营着亚麻厂和土豆地。按照那个时代的剧本，他本该成为一名勤劳的农场主，或者一名技术娴熟的工程师。在大学时代，他受到亚历山大·比克顿的影响，开始进行原创性的物理实验，并涉足电学与磁学研究。不过在大学结束后的日子里，卢瑟福的求职经历并不顺畅，他决定再申请一个研究奖学金沉淀一番。

命运的齿轮在此刻开始转动，24岁那年，正在地里挖土豆的卢瑟福接到了获得“1851年博览会奖学金”的消息，据说卢瑟福当即扔掉锄头，说出了那句著名的话：这是我挖的最后一颗土豆了。

▲卢瑟福出生地附近的纪念雕像

那是维多利亚时代的晚期，伦敦充满了穿着考究、谈吐优雅的英国绅士。作为第一批非剑桥本科甚至非英国出身的学生，卢瑟福的出现显得格格不入。他身材魁梧，嗓门巨大，说话带着浓重的殖民地口音，在其他人看来，这个只会动手捣鼓仪器的外乡人，就像是一头闯入瓷器店的公牛。

当时实验室的掌门人是声望如日中天的J.J.汤姆逊，这是一位典型的英国绅士，但是他没有试图把学生们训练成固定的模样。汤姆逊敏锐地发现，虽然卢瑟福在数学推导上显得笨手笨脚，但他对物理现象有着野兽般的直觉。往往只是用一些简陋的设备就能取得令人惊艳的实验效果。很快，卢瑟福就被推到了前台，他被允许接触一些当时仍然边界模糊的课题，比如气体电离和辐射现象。这些问题并没有现成的理论框架，实验条件也谈不上精致，但正适合他这种不怕反复试错的人。与其说他是在完成某个导师布置的任务，不如说是在实验室里一点点试出自己的研究感觉。

▲J.J·汤姆森和卢瑟福在卡文迪许实验室外（1933）（卡文迪许实验室）

这段经历对他后来影响极深。卡文迪许并不会替学生兜底，实验失败了就拆掉重来，判断错了也只能自己承担后果。久而久之，卢瑟福形成了一种近乎本能的警惕：在没有把现象摸清楚之前，任何解释都是靠不住的。

做研究和带学生怎么不一样啊？

1898 年，卢瑟福离开剑桥，前往加拿大麦吉尔大学任教。这一步在后来常被写成独立崛起的开始，但当时的现实要平淡得多。麦吉尔并非物理学的中心，实验条件有限，学术交流也不算频繁。换句话说，这里没有太多可以依赖的资源，也没有人会替他把关方向。最重要的是，卢瑟福要带学生了。

他第一次意识到一件此前并不明显的事情。自己习以为常的工作方式，对别人来说并不轻松。他要求学生反复确认数据，容不得含糊，这种做法在学生中并不讨喜。对学生来说，跟着卢瑟福做实验，最大的困难不是技术，而是心理压力。

▲卢瑟福在卡文迪许实验室的研究室照片。他的天赋在于用简单设备进行实验，但具备极高的实验技巧（卡文迪许实验室）

R.B. 欧文斯就是这种压力的第一个见证者。当时他跟着卢瑟福测量钍的辐射，数据总是莫名跳动。欧文斯本能地想把这些波动当作仪器误差剔除掉，但卢瑟福立刻叫停，必须找出原因。在卢瑟福的高压注视下，欧文斯被迫排查了每一个细节，最终发现最终他发现波动与实验室里的气流有关。正是对这种含糊数据的死磕，人类才第一次发现了放射性气体（氡的同位素）。这种严厉背后其实有着无奈的客观原因：在资源有限、时间紧张的麦吉尔，实验做不好，就意味着前面的努力全部作废。

▲蒙特利尔研究组，1905–1906年。上排：G. 邓恩、R. 劳伦斯、戈登、L. 莱维、R.W. 博伊尔。中排：R.K. 麦克朗，奥托·哈恩，A.S. 伊芙。下排：M. 莱文、H.T. 巴恩斯、约翰·考克斯和欧内斯特·卢瑟福（美国物理学会）k

这一时期，他与化学家弗雷德里克·索迪的合作尤为关键。两人共同研究放射性衰变，提出了元素会发生转变的观点，这一结论后来为他赢得了诺贝尔化学奖。不过在一开始，卢瑟福与索迪也是针锋相对的，毕竟这违反了化学的道尔顿定律（一个原子不能变为另一个原子），最终也是靠着一个关键性实验，让其发现了放射性的半衰期，最终赢得了争论。

鳄鱼的温室

1919年，当他重返英国，从恩师手中接过卡文迪许实验室的钥匙时，那个曾经青涩的年轻人消失了。取而代之的，是一个强势、自信、对含糊其辞零容忍的“暴君”。

虽然卢瑟福对实验与数据有着近乎偏执的要求，但是如果只做实验，在卢瑟福那边也吃不到好果子。实验室里开始流传着那个让无数新生胆寒的都市传说：

有一次深夜，卢瑟福发现一个学生还在埋头苦干，便凑过去问：“这么晚了，你在干什么？”

学生以为会得到表扬，自豪地回答：“教授，我在工作。”

卢瑟福面无表情地追问：“那你白天在干什么？”

学生：“我也在工作。”

卢瑟福继续逼问：“那在大清早呢？”

学生：“是的，教授，我早起也在工作。”

原本期待夸奖的学生，却看到了卢瑟福瞬间阴沉下来的脸。这位导师大吼道：

“那你什么时候在思考？！”

这是卢瑟福独特的育人哲学，在做事情之前，应该有着细致的思考，这样才能更好的把握实验方向。除此之外，单纯的勤奋是廉价的，只有把脑袋从仪器里面拔出来，构建自己的物理图像，才能避免成为数据工厂和为他人的成就做注脚。

在这种环境下，卢瑟福得到了一个外号：鳄鱼。这是苏联学生卡皮查发明的，意思是：他像鳄鱼一样，从来不知道回头，只会张着大嘴吞噬一切未知。如果说是实验的话，这的确也是卢瑟福的风格。起这个外号的卡皮查与卢瑟福来说算得上志趣相投。卡皮查在剑桥做的是强磁场实验，装置不稳定、数据波动剧烈，所以卢瑟福自然会给予实验结果以否定姿态，但是卡皮查也不服气，一定是实验条件还不够好。在这种冲撞中，两人逐渐成为亲密的朋友。1930年11月，皇家学会理事会决定拨款15,000英镑，用于在剑桥为卡皮察建造一个专门实验室。

▲卡文迪许实验室旧址外墙的鳄鱼雕像（卡文迪许实验室）

相比而言，玻尔一开始就比较困难了。玻尔第一次到剑桥时，带来的是一套尚未成熟的原子理论构想。在卢瑟福看来，这些推导依赖假设过多，实验支撑却明显不足，因而很快被否定。玻尔后来并不讳言这段经历的挫败感，在卡文迪许，他几乎找不到继续展开理论工作的空间。等到玻尔离开剑桥前往曼彻斯特之后，卢瑟福已经通过散射实验提出了原子核模型。玻尔正是在这一模型的基础上，引入量子假设，重新组织自己的理论工作。这一次再也不是脱离实验的构想。

如果只是这般严厉与挑剔，卢瑟福或许只能被称为一个严师，而称不上伟大的宗师。他真正的魅力在于，一旦他认可了你，他就是你最坚固的铠甲。他对卡皮查这种狂野的工程天才给予了无限的纵容，允许他在实验室里画漫画调侃自己，甚至在卡皮查被扣留苏联后，将整套昂贵的实验设备打包送往莫斯科。

▲卢瑟福与玻尔在首届斯科特纪念讲座（1930年）（卡文迪许实验室）

而对于敏感内向、满脑子哲学的理论家尼尔斯·玻尔，他又表现出了少见的耐心与支持。当玻尔那篇晦涩难懂、充满哲学思辨的原子模型论文发表后，学界的反应并不一致，许多人感到困惑，也有人持保留态度。作为坚定的实验派，卢瑟福并不喜欢冗长的理论论证，但他清楚地意识到，玻尔的工作抓住了实验无法回避的关键问题。在私人通信与学术讨论中，他多次为玻尔辩护，强调这项理论值得被认真对待。

然而，卢瑟福的温室里并不只有成功的喜悦，也埋藏着他一生最大的遗憾。那个遗憾的名字叫亨利·莫塞莱。在卢瑟福心中，莫塞莱是比玻尔更具天赋的天才，年仅20出头就整理了原子序数。但一战爆发时，卢瑟福动用一切关系也没能拦住莫塞莱参军的热情。1915年，一颗子弹穿透了莫塞莱的头颅，年仅27岁。如果他能活到1916年，极大可能获得诺贝尔奖。为了不再重演悲剧，卢瑟福在此后极力游说政府不要把科学家送上战场，这条建议，后来拯救了无数年轻的大脑。

▲亨利·莫塞莱，约1910年在牛津巴利奥尔-三一实验室。同年晚些时候，莫斯利开始在卢瑟福位于曼彻斯特的实验室进行研究（美国物理学会）

回头看卢瑟福的一生，他并没有留下成体系的教学法，也很少谈论如何培养学生。他留下的，更多是一种判断方式：什么问题值得投入，什么结果必须推翻，什么时候该逼人重来，什么时候又该站出来保护。也正是在这种判断之下，一批性格、国籍、路径都截然不同的年轻人，被迫学会为自己的问题负责。后来人们用“诺奖之父”来概括这一结果，却很少意识到，那些奖项并非被培养出来，而是被这套标准一遍遍筛选出来的。卢瑟福的严厉，也并非来自于他的情绪，而是一种始终不肯降低的底线。

[1] 也有12、13、甚至14之说