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科學家故事:盧瑟福

2024-10-25科學

一八四二年,有一個性格堅強的蘇格蘭人,帶著他的家人,乘一艘載重三百噸的帆船,去紐西蘭。當船航行到比斯開灣的時候,突然遇到了暴風雨。

幸虧暴風雨很快平息了,這家蘇格蘭人才平安到達目的地。他們在遠離紐西蘭文化中心的泉林村落了戶,住在村邊一所小木房子裏。

一八七一年,就在這所小木房裏,占士夫婦的第四個孩子誕生了。這孩子就是以後在揭示原子奧秘方面做出卓越貢獻的科學家歐内斯特·盧瑟福。

當盧瑟福四周歲的時候,他父親在附近的霍士希耳村,找到一個做車輪的工作,他們全家又遷移到那裏,住在一座舒適而別致的小房裏。

盧瑟福的童年生活是愉快的,但也是很艱苦的。他們兄弟姐妹,從小就參加繁重的體力勞動。他們除了幫助父親在鋸木廠幹活外,還得在天黑以前抓緊清除地裏的樹根,以便播種小麥。

盧瑟福五歲的時候,開始在村裏上小學。他聰明、勤奮,各門功課都學得很好,常常受到老師的誇獎。

一八八二年,盧瑟福一家再度遷居。在孩子們看來,這次搬家實在太有意思了。他們全家老小,帶著全部家產,乘船到佩洛魯斯海峽邊上的哈夫洛克村。

遷到新居後,盧瑟福一家面臨著一大堆新的問題。這裏正好也有一個鋸木廠。盧瑟福的父親將住家附近的黑樺樹和棕樺樹砍伐下來,做成許多枕木。

然後他把枕木運到特利爾頓出賣。十幾只帆船滿載枕木,沿著佩洛魯斯海峽,順流而下。這幅壯麗動人的畫面,在盧瑟福幼小的心靈裏留下了深刻的印象。

盧瑟福在哈夫洛克村的生活是十分有趣和令人難忘的。有一次,他發明了一種可以發射「遠射程炮彈」的玩具大炮;他還巧妙地設想出增加炮擊距離的方法。他從小就顯示出非凡的創造才能。

有一次,盧瑟福拆開了他父親的一只壞鐘。大多數孩子認為這只壞鐘已經無法修理,應該報廢了。

可是,盧瑟福居然把壞鐘修好了,鐘還走得很準。他父親既驚訝,又高興。

還有一次,盧瑟福制造了一架照相機。在當時的紐西蘭,照相機是高價商品,一般人是買不起的,而盧瑟福僅靠兩只手就做出來了。他自己照自己沖洗,像個入迷的攝影師。

盧瑟福在哈夫洛克的一所學校裏繼續讀書。他的老師雷諾茲先生是一位態度和善、循循善誘的好老師。每天上午正式上課前,雷諾茲老師專為學習成績優異的學生安排一小時的進修課。

這種方法對提高學生的成績起了顯著的作用。盧瑟福十五歲的時候,就獲得了獎學金。在六百分的總分中,他一共得了五百八十分。

於是,盧瑟福跳班進入了納爾遜學校,被安置在五年級學習。這個學校的校長是福特先生,校長助理是利特爾·約翰先生。盧瑟福對這兩位老師非常敬佩。後來他在科學上的貢獻,與這兩位老師的辛勤培育是分不開的。

人們常常可以看到十六歲的高個子青年盧瑟福和利特爾·約翰先生,沿著離學校不遠的黑姆登大街,一邊散步,一邊討論著自然科學問題。他們還不時停下腳步,在地上畫著各種數學和物理圖形。

當然,盧瑟福絕不是書呆子一類的學生。他除了學好各門功課,對一切有益身心的體育活動,也不會輕易放過。他還是納爾遜學校足球隊的一名中鋒呢。

盧瑟福具有驚人的自制力,不管周圍的環境多麽喧嘩,他都能專心致誌地看書學習。有些調皮的孩子常常捉弄他,但這些孩子發現他的臂力相當驚人,必要時他就進行自衛。

不論什麽時候,只要有可能,他就去農場幫忙:耕地或者照料牲畜。關於他這段生活,也流傳著有趣的故事。

有一次,母親要盧瑟福到牧場把牛牽回來,順便撿些柴火回來。他在路上撿了一根很粗的樹枝。突然間,他想出了一個好主意:把樹枝綁在牛尾巴梢上。

牛拖著樹枝,不聲不響地朝前走。當它走進窄門時,樹枝被卡住了,它使勁一掙紮,尾巴梢斷了。

盧瑟福十八歲時,校長福特先生動員他參加紐西蘭初級大學獎學金考試,如果考上了,就可以進入坎特伯雷學院繼續深造。結果,正如很多人所預料的那樣,他以優異的成績透過了考試。

坎特伯雷學院是一所規模很小的高等學校,全校學生不過一百五十人,只有七名教授,科研條件也比較差。但盧瑟福對這些並不計較。沒有良好的儀器器材,他就自己動手制造。

盧瑟福是一個喜歡同人爭論問題的學生。月夜,他常常和同學一邊散步,一邊熱烈地爭論著關於人生、文學和科學的種種問題。

這就是以德國人赫茲命名的赫茲波。這種波後來奠定了無線電和電視的基礎。赫茲曾表明,透過空間是能夠把電波發送出去的,形成這種波是毫無困難的,但要發明一種用來檢測這種波的儀器卻要困難得多。

一位名叫布蘭利的科學家曾經發明了一種「粉末檢波器」,但他的似器名是部在實踐上是不能令人滿意的。盧瑟福在一個十分簡陋、寒冷的地下室裏,安裝成功一部效率很高的檢波器。

他從設在物理實驗室內的一根天線上發射出電波,然後使用他發明的檢波器,在室外檢測這種電波。這無疑是越過紐西蘭上空的第一份無線電報。

一八九五年,盧瑟福以優異的成績透過了獎學金考試,被選送到英國劍橋大學深造。當這位年僅二十四歲的科學家登上輪船的時候,心情非常激動。他在科學的航道上,邁出了有決定意義的一步。

到達英國後,盧瑟福在劍橋大學的卡文迪許實驗室工作。實驗室的主任湯姆生是一位老科學家,是樂於助人的領導人。他對盧瑟福的到來,表示熱烈歡迎。

他們從相裏乏外的地方發射電效來到無線電報的方法,受到科學家們的高度重視和普遍贊揚。

正當盧瑟福埋頭研究無線電檢波器的時候,世界上發生了一個驚人的事件:德國科學家倫琴發現了X射線。X射線,人的眼睛看不見,它能透過包著照相底片的黑紙,因此底片沖洗之後就變黑了。

一八九八年又傳來了一個振奮人心的訊息。居禮夫婦經過兩年的辛勤工作,從瀝青礦中發現了一種新元素——鐳。它放射出來的射線要比鈾的射線強一百萬倍。

盧瑟福也進行了一系列的實驗。他發現從鈾核裏放射出來的射線有三種。他用希臘文的頭三個字母,分別給這三種射線取名為a射線、β射線和y射線。

正當盧瑟福準備做更深入的研究時,加拿大聘請他到麥克吉耳大學擔任物理學教授。當時盧瑟福只有二十九歲,他擔心自己勝任不了這工作,經過再三考慮,他還是同意去試一試。

在麥克吉耳大學的物理實驗室,盧瑟福擔任領導工作。由於他平易近人,熱情主動,很快就博得了學生們的贊揚和愛戴。

盧瑟福不知疲倦地查閱世界各國的科學文獻,起草講稿,進行業務輔導…………幾乎每一天,他都是用通宵的燈火,迎來黎明的曙光。

盧瑟福的另一個特點是重視實踐和調查研究。他常常告誡學生:「科學論來推導變化萬千的自然現象是很危險的。」

他每星期至少有五個晚上在實驗室裏工作到深夜。正是這種孜孜不倦的工作態度,使他在加拿大的短短幾年裏,寫出了數量驚人的論文,有了一系列重要的新發現。

盧瑟福在麥克吉耳大學完成第一年的工作後,回到闊別多年的紐西蘭度假,探望父母和許多老朋友。一九○○年夏季,他和瑪麗·牛頓在紐西蘭結了婚。

一九○四年,盧瑟福的科學巨著——【放射學】問世了。這本書出版以後,雖然多次做過修改,但一直是深受物理學家推崇的權威著作。

一九○七年,盧瑟福重返英國。到了一九○八年,他又在自己周圍聚集起一支生氣勃勃的科學家隊伍。由於盧瑟福對原子科學的卓越貢獻,他在這一年獲得了諾貝爾獎金。

物質是由原子構成的,原子又是什麽東西呢?誰也沒有見過。盧瑟福和他的助手多年來一直在實驗室裏不倦地進行著實驗和探索,他們決心要揭開原子結構的奧秘。

一九一二年,盧瑟福終於提出了一個類似太陽系結構的原子模型:原子中央是一個重的帶正電荷的原子核,核的周圍還有一些小粒子,叫做「電子」。電子繞核旋轉,就像行星繞著太陽轉一樣。這個假說,很快就得到了世界科學界的承認。

6一九一三年,不列顛學會在伯明翰舉行會議。盧瑟福和居禮夫人都參加了這次會議。居禮夫人對新聞記者說:「我願向英國進一句忠言,你們應當密切註視盧瑟福在科學上的偉大創造和進展。」

不久,第一次世界大戰爆發了,戰火燒到了英國,它無情地吞噬著人類創造的物質財富和科學財富。盧瑟福進行原子實驗使用的鐳源,也被切斷了。

他們利用各種方法,在科學家之間積極交換科學情報。

三十年代初,當希特勒的法西斯暴政殘酷地侵入實驗室的天地時,核盧瑟福領導的卡文迪許實驗室裏,發現了分裂原子的鑰匙——中子。

對這些奮發有為的年輕人,盧瑟福親切地稱他們為「孩子們」。每當他發現「孩子們」中間有人搞什麽實驗時,他就從早到晚,認真地指導。甚至在深夜,他還給實驗室打電話,不厭其煩地指導和鼓勵。

一九三二年,盧瑟福為了獲得高壓磁場,專門建立了一個實驗室。人們發現在實驗室門上有個特殊的鱷魚徽章,感到很納悶,這是什麽意思呢?

原來,這是盧瑟福的學生卡彼查,特意請英國雕刻家用石頭雕刻成的。卡彼查說:「這鱷魚象征著科學。鱷魚是從不回頭的。科學像鱷魚,它應該張開吞食一切的大口,不斷前進。」

其實,鱷魚正是卡彼查給盧瑟福起的外號。這個外號體現了盧瑟福披荊斬棘、勇往直前的性格。除盧瑟福本人外,大家都知道他的這個外號。

繁重的社會工作和艱苦的實驗室工作,使盧瑟福感到疲憊不堪。有一次,盧瑟福往驗電器上裝一條金箔時,由於兩手顫抖得厲害,不得不請助手代他做這件事。

過了幾天,他又發生這種情況,助手非常吃驚,就問:「您今天精神不太好嗎?」盧瑟福急躁地說:「真見鬼,什麽精神不好!這是你在晃動桌子。」

一九三七年十月十四日,盧瑟福度過緊張的一天以後,感到身體不舒服,開始還以為是輕微的疝氣,但五天之後,就與世長辭了。當代原子核物理學奠基人之一的盧瑟福,終年六十六歲。

他的骨灰被安葬在英國西敏公墓。每年都有很多人來到墓前,向這位揭開原子秘密的卓越科學家,表示由衷的敬意。