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科学家故事:卢瑟福

2024-10-25科学

一八四二年,有一个性格坚强的苏格兰人,带着他的家人,乘一艘载重三百吨的帆船,去新西兰。当船航行到比斯开湾的时候,突然遇到了暴风雨。

幸亏暴风雨很快平息了,这家苏格兰人才平安到达目的地。他们在远离新西兰文化中心的泉林村落了户,住在村边一所小木房子里。

一八七一年,就在这所小木房里,詹姆斯夫妇的第四个孩子诞生了。这孩子就是以后在揭示原子奥秘方面做出卓越贡献的科学家欧内斯特·卢瑟福。

当卢瑟福四周岁的时候,他父亲在附近的福克斯希耳村,找到一个做车轮的工作,他们全家又迁移到那里,住在一座舒适而别致的小房里。

卢瑟福的童年生活是愉快的,但也是很艰苦的。他们兄弟姐妹,从小就参加繁重的体力劳动。他们除了帮助父亲在锯木厂干活外,还得在天黑以前抓紧清除地里的树根,以便播种小麦。

卢瑟福五岁的时候,开始在村里上小学。他聪明、勤奋,各门功课都学得很好,常常受到老师的夸奖。

一八八二年,卢瑟福一家再度迁居。在孩子们看来,这次搬家实在太有意思了。他们全家老小,带着全部家产,乘船到佩洛鲁斯海峡边上的哈夫洛克村。

迁到新居后,卢瑟福一家面临着一大堆新的问题。这里正好也有一个锯木厂。卢瑟福的父亲将住家附近的黑桦树和棕桦树砍伐下来,做成许多枕木。

然后他把枕木运到特利尔顿出卖。十几只帆船满载枕木,沿着佩洛鲁斯海峡,顺流而下。这幅壮丽动人的画面,在卢瑟福幼小的心灵里留下了深刻的印象。

卢瑟福在哈夫洛克村的生活是十分有趣和令人难忘的。有一次,他发明了一种可以发射「远射程炮弹」的玩具大炮;他还巧妙地设想出增加炮击距离的方法。他从小就显示出非凡的创造才能。

有一次,卢瑟福拆开了他父亲的一只坏钟。大多数孩子认为这只坏钟已经无法修理,应该报废了。

可是,卢瑟福居然把坏钟修好了,钟还走得很准。他父亲既惊讶,又高兴。

还有一次,卢瑟福制造了一架照相机。在当时的新西兰,照相机是高价商品,一般人是买不起的,而卢瑟福仅靠两只手就做出来了。他自己照自己冲洗,像个入迷的摄影师。

卢瑟福在哈夫洛克的一所学校里继续读书。他的老师雷诺兹先生是一位态度和善、循循善诱的好老师。每天上午正式上课前,雷诺兹老师专为学习成绩优异的学生安排一小时的进修课。

这种方法对提高学生的成绩起了显著的作用。卢瑟福十五岁的时候,就获得了奖学金。在六百分的总分中,他一共得了五百八十分。

于是,卢瑟福跳班进入了纳尔逊学校,被安置在五年级学习。这个学校的校长是福特先生,校长助理是利特尔·约翰先生。卢瑟福对这两位老师非常敬佩。后来他在科学上的贡献,与这两位老师的辛勤培育是分不开的。

人们常常可以看到十六岁的高个子青年卢瑟福和利特尔·约翰先生,沿着离学校不远的黑姆登大街,一边散步,一边讨论着自然科学问题。他们还不时停下脚步,在地上画着各种数学和物理图形。

当然,卢瑟福绝不是书呆子一类的学生。他除了学好各门功课,对一切有益身心的体育活动,也不会轻易放过。他还是纳尔逊学校足球队的一名中锋呢。

卢瑟福具有惊人的自制力,不管周围的环境多么喧哗,他都能专心致志地看书学习。有些调皮的孩子常常捉弄他,但这些孩子发现他的臂力相当惊人,必要时他就进行自卫。

不论什么时候,只要有可能,他就去农场帮忙:耕地或者照料牲畜。关于他这段生活,也流传着有趣的故事。

有一次,母亲要卢瑟福到牧场把牛牵回来,顺便捡些柴火回来。他在路上捡了一根很粗的树枝。突然间,他想出了一个好主意:把树枝绑在牛尾巴梢上。

牛拖着树枝,不声不响地朝前走。当它走进窄门时,树枝被卡住了,它使劲一挣扎,尾巴梢断了。

卢瑟福十八岁时,校长福特先生动员他参加新西兰初级大学奖学金考试,如果考上了,就可以进入坎特伯雷学院继续深造。结果,正如很多人所预料的那样,他以优异的成绩通过了考试。

坎特伯雷学院是一所规模很小的高等学校,全校学生不过一百五十人,只有七名教授,科研条件也比较差。但卢瑟福对这些并不计较。没有良好的仪器设备,他就自己动手制造。

卢瑟福是一个喜欢同人争论问题的学生。月夜,他常常和同学一边散步,一边热烈地争论着关于人生、文学和科学的种种问题。

这就是以德国人赫兹命名的赫兹波。这种波后来奠定了无线电和电视的基础。赫兹曾表明,通过空间是能够把电波发送出去的,形成这种波是毫无困难的,但要发明一种用来检测这种波的仪器却要困难得多。

一位名叫布兰利的科学家曾经发明了一种「粉末检波器」,但他的似器名是部在实践上是不能令人满意的。卢瑟福在一个十分简陋、寒冷的地下室里,安装成功一部效率很高的检波器。

他从设在物理实验室内的一根天线上发射出电波,然后使用他发明的检波器,在室外检测这种电波。这无疑是越过新西兰上空的第一份无线电报。

一八九五年,卢瑟福以优异的成绩通过了奖学金考试,被选送到英国剑桥大学深造。当这位年仅二十四岁的科学家登上轮船的时候,心情非常激动。他在科学的航道上,迈出了有决定意义的一步。

到达英国后,卢瑟福在剑桥大学的卡文迪许实验室工作。实验室的主任汤姆生是一位老科学家,是乐于助人的领导人。他对卢瑟福的到来,表示热烈欢迎。

他们从相里乏外的地方发射电效来到无线电报的方法,受到科学家们的高度重视和普遍赞扬。

正当卢瑟福埋头研究无线电检波器的时候,世界上发生了一个惊人的事件:德国科学家伦琴发现了X射线。X射线,人的眼睛看不见,它能透过包着照相底片的黑纸,因此底片冲洗之后就变黑了。

一八九八年又传来了一个振奋人心的消息。居里夫妇经过两年的辛勤工作,从沥青矿中发现了一种新元素——镭。它放射出来的射线要比铀的射线强一百万倍。

卢瑟福也进行了一系列的实验。他发现从铀核里放射出来的射线有三种。他用希腊文的头三个字母,分别给这三种射线取名为a射线、β射线和y射线。

正当卢瑟福准备做更深入的研究时,加拿大聘请他到麦克吉耳大学担任物理学教授。当时卢瑟福只有二十九岁,他担心自己胜任不了这工作,经过再三考虑,他还是同意去试一试。

在麦克吉耳大学的物理实验室,卢瑟福担任领导工作。由于他平易近人,热情主动,很快就博得了学生们的赞扬和爱戴。

卢瑟福不知疲倦地查阅世界各国的科学文献,起草讲稿,进行业务辅导…………几乎每一天,他都是用通宵的灯火,迎来黎明的曙光。

卢瑟福的另一个特点是重视实践和调查研究。他常常告诫学生:「科学论来推导变化万千的自然现象是很危险的。」

他每星期至少有五个晚上在实验室里工作到深夜。正是这种孜孜不倦的工作态度,使他在加拿大的短短几年里,写出了数量惊人的论文,有了一系列重要的新发现。

卢瑟福在麦克吉耳大学完成第一年的工作后,回到阔别多年的新西兰度假,探望父母和许多老朋友。一九○○年夏季,他和玛丽·牛顿在新西兰结了婚。

一九○四年,卢瑟福的科学巨著——【放射学】问世了。这本书出版以后,虽然多次做过修改,但一直是深受物理学家推崇的权威著作。

一九○七年,卢瑟福重返英国。到了一九○八年,他又在自己周围聚集起一支生气勃勃的科学家队伍。由于卢瑟福对原子科学的卓越贡献,他在这一年获得了诺贝尔奖金。

物质是由原子构成的,原子又是什么东西呢?谁也没有见过。卢瑟福和他的助手多年来一直在实验室里不倦地进行着实验和探索,他们决心要揭开原子结构的奥秘。

一九一二年,卢瑟福终于提出了一个类似太阳系结构的原子模型:原子中央是一个重的带正电荷的原子核,核的周围还有一些小粒子,叫做「电子」。电子绕核旋转,就像行星绕着太阳转一样。这个假说,很快就得到了世界科学界的承认。

6一九一三年,不列颠学会在伯明翰举行会议。卢瑟福和居里夫人都参加了这次会议。居里夫人对新闻记者说:「我愿向英国进一句忠言,你们应当密切注视卢瑟福在科学上的伟大创造和进展。」

不久,第一次世界大战爆发了,战火烧到了英国,它无情地吞噬着人类创造的物质财富和科学财富。卢瑟福进行原子实验使用的镭源,也被切断了。

他们利用各种方法,在科学家之间积极交换科学情报。

三十年代初,当希特勒的法西斯暴政残酷地侵入实验室的天地时,核卢瑟福领导的卡文迪许实验室里,发现了分裂原子的钥匙——中子。

对这些奋发有为的年轻人,卢瑟福亲切地称他们为「孩子们」。每当他发现「孩子们」中间有人搞什么实验时,他就从早到晚,认真地指导。甚至在深夜,他还给实验室打电话,不厌其烦地指导和鼓励。

一九三二年,卢瑟福为了获得高压磁场,专门建立了一个实验室。人们发现在实验室门上有个特殊的鳄鱼徽章,感到很纳闷,这是什么意思呢?

原来,这是卢瑟福的学生卡彼查,特意请英国雕刻家用石头雕刻成的。卡彼查说:「这鳄鱼象征着科学。鳄鱼是从不回头的。科学像鳄鱼,它应该张开吞食一切的大口,不断前进。」

其实,鳄鱼正是卡彼查给卢瑟福起的外号。这个外号体现了卢瑟福披荆斩棘、勇往直前的性格。除卢瑟福本人外,大家都知道他的这个外号。

繁重的社会工作和艰苦的实验室工作,使卢瑟福感到疲惫不堪。有一次,卢瑟福往验电器上装一条金箔时,由于两手颤抖得厉害,不得不请助手代他做这件事。

过了几天,他又发生这种情况,助手非常吃惊,就问:「您今天精神不太好吗?」卢瑟福急躁地说:「真见鬼,什么精神不好!这是你在晃动桌子。」

一九三七年十月十四日,卢瑟福度过紧张的一天以后,感到身体不舒服,开始还以为是轻微的疝气,但五天之后,就与世长辞了。当代原子核物理学奠基人之一的卢瑟福,终年六十六岁。

他的骨灰被安葬在英国威斯敏斯特公墓。每年都有很多人来到墓前,向这位揭开原子秘密的卓越科学家,表示由衷的敬意。