卡文迪許實驗室的科學研究史

石左虎/編譯

卡文迪許實驗室的科學研究史

石左虎/編譯

1874年，英國擔心在物理學方面落后于歐洲大陸，在劍橋大學創(chuàng)立了卡文迪許實驗室。麥克斯韋是該實驗室首位主任。天體物理學家馬爾科姆·朗艾爾（Malcolm Longair）的《麥克斯韋的不朽遺產(chǎn)》（Maxwell’s Enduring Legacy:A Scientific History of the Cavendish Laboratory，牛津大學出版社，2016年）一書給出了該實驗室建立至今的科學研究歷程。這部實驗室史描述了麥克斯韋以后的幾位杰出科學家，他們是雷利勛爵、J·J·湯姆森、歐內(nèi)斯特·盧瑟福和威廉·勞倫斯·布拉格。

朗艾爾很適合敘述這段歷史。他于1967在卡文迪許實驗室獲得博士學位，1991年被任命名為自然哲學杰克遜思想教授，1997至2005年擔任該實驗室主任。他說他的主要興趣在于物理學內(nèi)容以及這些內(nèi)容的產(chǎn)生，而不在于撰寫關(guān)于人物、政策、組織管理等方面的歷史。正因為循著這個思路，朗艾爾使得自己的著作有別于其他作者的同樣是講述卡文迪許實驗室歷史的書，即1910年出版的匯集了該實驗室9名知名科學家第一手資料的《卡文迪許實驗室的歷史1871—1910》一書。1974年，卡文迪許實驗室為慶祝其百年誕辰而委托科學記者詹姆斯·克勞瑟（James Crowther）撰寫了《卡文迪許實驗室1874—1974》。克勞瑟著重描寫了實驗室的管理和科研政策以及在實驗室工作的諸多人物，而關(guān)于各個重大科研成果只有寥寥數(shù)行文字。

朗艾爾大量采用了自1974年以來出版的關(guān)于該實驗室的已有文字材料以及有關(guān)人物的傳記及訃告。朗艾爾的優(yōu)美記述給出了大量的有關(guān)人物和科研政策方面的報道。但是，正如他許諾的，他對科學問題的獨特處理方式使他的書有別于前人關(guān)于該實驗室的記述。在數(shù)十個細目中，朗艾爾審慎地敘述了卡文迪許實驗室的諸多最優(yōu)秀成果，其中有：湯姆森發(fā)現(xiàn)電子，布拉格創(chuàng)立衍射定律，盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核，詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)中子，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森推論DNA結(jié)構(gòu)，喬斯林·貝爾和安東尼·休伊什發(fā)現(xiàn)脈沖星以及布賴恩·約瑟夫森預見約瑟夫森效應。即便是關(guān)于卡文迪許那些不太出名的發(fā)現(xiàn)背后的優(yōu)秀科學家，那些記述讀來也極有興味。這些科學家中有泰勒（G.I.Taylor），他在1909年用一種低強度光源觀察光波干擾，在1923年證明兩個旋轉(zhuǎn)柱體之間的流體不穩(wěn)定性，在1950年從一段美國核爆炸試驗的影片中推斷出該爆炸的能率。

在初創(chuàng)的前60年里，長期資金短缺的狀況促使卡文迪許的科學家設想簡易單而富有創(chuàng)造性的實驗，這一傳統(tǒng)自實驗室建立以來得以強化。實驗室的這種研究方法在二戰(zhàn)后突然生變。英國政府的資助曾一度使物理學研究達到前所未有的水平。1954年，內(nèi)維爾·莫脫（Nevill Mott）接替布拉格擔任實驗室主任。在莫脫的17年任期里，規(guī)模擴大一倍的實驗室以材料科學、凝聚態(tài)物理、高能物理學和射電天文學為重點研究對象。當然，別的研究機構(gòu)也加強了這些領(lǐng)域的研究，為此，莫特說過，卡文迪許早在戰(zhàn)后已經(jīng)成為很多類似實驗室中的佼佼者。讀者將注意到，《麥克斯韋的不朽遺產(chǎn)》一書當敘述到20世紀和21世紀的時候，其字體發(fā)生變化。自1977年以來，卡文迪許的科學家在獲得了23個諾貝爾獎之后沒有為之再添榮譽。

馬爾科姆·朗艾爾：《麥克斯韋的不朽遺產(chǎn)：卡文迪許實驗室的科學研究史》

● 本文作者安德魯·贊格威爾（Andrew Zangwill）是美國佐治亞理工學院凝聚態(tài)物理學家。

[資料來源：Physics Today][責任編輯：彥 隱]