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英国科技专栏之人——卢瑟福

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卢瑟福和他的同事

卢瑟福提出的原子模型

纪念卢瑟福的邮票

年轻的卢瑟福

“卢瑟福不仅是一位伟大的科学家,而且也是一位伟大的导师,在他的实验室中培养出如此众多杰出物理学家,恐怕没有一位同时代的科学家能与卢瑟福相比。科学史告诉我们,一位杰出科学家不一定是一位伟人,而一位伟大的导师则必须是伟人。” ——1978年诺贝尔物理奖获得者俄罗斯科学家卡皮查,同时也是卢瑟福的学生。

在英国剑桥大学,有一座蒙德实验室,实验室门口耸立三个引人注目的雕像,一个是出资兴建这座实验室的蒙德,一个是世界著名的物理学家卢瑟福,还有一只神态凶猛的鳄鱼.为什么这只鳄鱼有此殊荣,与这两个大人物屹立在一起?原来鳄鱼是卢瑟福科学精神的象征.

早期的经历

1871年8月13日,卢瑟福出生在新西兰南岛纳尔孙附近的一个普通农民家庭,父亲是一名农民,母亲是一名农村教师,家庭的环境使卢瑟福从小习惯了艰苦的生活,养成了热爱劳动,艰苦朴素的生活习惯.5岁时,进入福克斯希尔村小学,11岁那年,全家搬到了皮洛拉桑德,在这里考入纳尔孙中学,在入学考试中,满分600分,他得了580分,英语、法语、拉丁语、历史、数学、物理、化学都是第一名。

1890年又进入坎特伯雷学院(大学)学习,在这里他有了自己的第一个实验室,当年又发表了自己的第一篇论文,是关于用高频放电使铁磁化的问题,后来又用巧妙的实验证明了高频放电。仅仅是“表面一层,他是这样做的,将磁化的铁丝浸入硝酸,把表面溶解掉,磁性消失,这篇论文使获他得了硕士学位。”卢瑟福和居里夫人都是以研究铁的磁性开始了他们的科学生涯,这是个奇妙的巧合。

卢瑟福一直想进入英国(当时的科技中心)继续进行学习研究,却苦于没有资金,但机遇总偏爱有准备的人。恰好在1894年,有一次争夺1851年伦敦博览会提供的奖学金考试,他参加了,并获得了成功。他接到通知时,正在帮父亲挖土豆,当他读完送来的喜讯电报时,高兴地举着里的锄头和土豆说:“爸爸,这是我一生中挖的最后一颗土豆了”之后,卢瑟福远涉重洋,于1895年9月到达英国剑桥大学,作了J·J·汤姆孙的研究生,真正开始了物理学研究的生涯。

“鳄鱼的精神”

进入剑桥大学,卢瑟福敏锐的观察力和思维方式使他很快便崭露头角,名声大振。他到来不久,一位同学写到:“我们这里从地球上与我们相对的地方来了一只兔子,它正在挖掘非常深的洞。”(这里的“兔子”并非贬义)汤姆孙非常欣赏他的才能,1898年加拿大麦克吉尔大学物理学教授空缺,学校派人前往英国物理学人才最集中的卡文迪许实验室来聘请教授,J·J·汤姆孙向他们推荐了自己最得力的助手卢瑟福,他在推荐信中写到:“在独创性的科学研究中,我从未见过有比卢瑟福更加有热情和干练有为的学生。无论哪所大学请到卢瑟福去担任物理学教授,都将是十分荣幸的。”

就这样,27岁的卢瑟福前往加拿大的蒙特利尔,在麦克吉尔大学担任了物理学教授。在这里不久便硕果累累,接连不断,一发而不可收。1899年对天然放射性的研究取得了重大突破,他将辐射的三种射线命名为α射线、β射线和γ射线,并揭示了它们的本质。1902年又提出了放射性元素衰变的理论,后来,卢瑟福又根据放射性元素蜕变过程释放能量的原理,初步算出了地球的年龄约为50亿年,这一论断与今天公认的50亿至60亿年基本吻合。

1907年卢瑟福回到英国,应聘担任了曼彻斯特大学的物理学教授,曼彻斯特大学第一次成为全世界科学中心。

卢瑟福对放射性的研究使他在1908年获得诺贝尔化学奖,在得奖演说中幽默地说:“我现在从一个物理学家向化学家的转变是我到目前所见的最大的变化。”说完,大家报以热烈的掌声,卢瑟福并没有被这无上的荣誉和热烈的掌声所倾倒,而止步不前,他继续大步前进,探索科学的奥秘。

1909年他做了著名的α粒子散射实验,找到了打开原子迷宫的钥匙,1911年又提出了原子核式结构模型,纠正了以前人们对原子结构的错误认识,1919年第一次实现了元素的人工转变,用α粒子轰击氮原子,获得氧的同位素,1920年又预言了中子的存在,1932年被法国的查德威克证实。卢瑟福对真理孜孜不倦的追求不正像一只勇往直前、势不回头的鳄鱼吗?因此,1933年在剑桥大学修建蒙德实验室时,卢瑟福的学生,俄国的低温物理之父——卡皮查,专门请来了英国艺术家基尔,雕刻了三个雕像,其中的鳄鱼,用来纪念伟大的物理学家——卢瑟福。

伟大的人,伟大的心

卢瑟福取得的一系列成就,受到国际科学界的日益重视,并为他赢得了许多荣誉。1903年被吸收为英国皇家学会会员,次年,又获得了皇家学会授予的伦福德奖章,在他之前获得这一奖章的只有15人,都是蜚名科坛的大人物,同年5月19日应邀作了贝克讲座的演讲,演讲的题目是“放射性物体的级联变化”。

这个讲座是由18世纪业余显微镜学家贝克设立,他为此留下了一笔基金作为经费,要求演讲的人评论自己的工作,作贝克讲座是英国科学上授予的最高荣誉之一。1920年卢瑟福又第二次应邀作贝克讲座,这在物理学史上是不多见的。

1919年J·J·汤姆生辞去了卡文迪许实验室主任的职务,大家一致通过由卢瑟福担当这一重任,于他成为该实验室第四任主任(前三任分别是麦克斯韦、瑞利、J.J.汤姆生)。

1925年至1930年,他又担任了皇家学会主席,1930年1月受封为贵族,并专门为他设计了勋爵纹章,将他研究的元素衰变和生长曲线作为上面的图案。另外,卢瑟福还获得世界上许多国家的最高科学荣誉.这一切足以证明,卢瑟福是一位名副其实的科学伟人.

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