卡文迪許實(shí)驗(yàn)室是英國劍橋大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)室,實(shí)際上就是它的物理系。劍橋大學(xué)建于1209年,歷史悠久,與牛津大學(xué)同為英國的最高學(xué)府。 劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室建于187l~1874年間,是當(dāng)時(shí)劍橋大學(xué)的一位校長威廉 ·卡文迪許私人捐款興建的。他是十八~十九世紀(jì)對物理學(xué)和化學(xué)做出過巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家亨利·卡文迪許的近親。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就取名卡文迪許實(shí)驗(yàn)室,當(dāng)時(shí)用了捐款8450英鎊,除去蓋成一棟實(shí)驗(yàn)樓館,還買了一些儀器設(shè)備。 英國是十九世紀(jì)最發(fā)達(dá)的資本主義國家之一。把物理實(shí)驗(yàn)室從科學(xué)家私人住宅中擴(kuò)展出來,成為一個(gè)研究單位,這種做法順應(yīng)了十九世紀(jì)后半葉工業(yè)技術(shù)對科學(xué)發(fā)展的要求,為科學(xué)研究的開展起了很好的促進(jìn)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)研究工作的規(guī)模越來越大,社會(huì)化和專業(yè)化是必然的趨勢??ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室后來幾十年的歷史,證明劍橋大學(xué)這位校長是有遠(yuǎn)見的。 負(fù)責(zé)創(chuàng)建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的是著名物理學(xué)家、電磁場理論的奠基人麥克斯韋。他還擔(dān)任了第一屆卡文迪許實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授,實(shí)際上就是實(shí)驗(yàn)室主任或物理系主任,直至1879年因病去世(年僅四十八歲)。在他的主持下,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室開展了教學(xué)和多項(xiàng)科學(xué)研究,按照麥克斯韋的主張,在系統(tǒng)地講授物理學(xué)的同時(shí),還輔以表演實(shí)驗(yàn)。表演實(shí)驗(yàn)則要求結(jié)構(gòu)簡單,學(xué)生易于掌握。他說:“這些實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值,往往與儀器的復(fù)雜性成反比,學(xué)生用自制儀器,雖然經(jīng)常出毛病,但他卻會(huì)比用仔細(xì)調(diào)整好的儀器,學(xué)到更多的東西。仔細(xì)調(diào)整好的儀器學(xué)生易于依賴,而不敢拆成零件。”從那個(gè)時(shí)候起,使用自制儀器就形成了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的傳統(tǒng)。麥克斯韋 實(shí)驗(yàn)室附有工廠,可以制作很精密的儀器,麥克斯韋很重視科學(xué)方法的訓(xùn)練,特別是科學(xué)史的研究。例如:他用了幾年的時(shí)間整理一百年前H.卡文迪許有關(guān)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的論著,并帶領(lǐng)大家重復(fù)和改進(jìn)卡文迪許做過的一些實(shí)驗(yàn)。有人不理解他的想法,但是后來證明麥克斯韋是有遠(yuǎn)見的。同時(shí),卡文迪許實(shí)驗(yàn)室還進(jìn)行了多項(xiàng)研究,例如:地磁、電磁波速度、電氣常數(shù)的精密測量、歐姆定律實(shí)驗(yàn)、光譜實(shí)驗(yàn)、雙軸晶體等等,這些工作起了為后人開辟道路的作用。 麥克斯韋的繼任者是斯特技特即瑞利第三。他在聲學(xué)和電學(xué)方面很有造詣。在他主持下,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)地開設(shè)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)。1884年,瑞利因被選為皇家學(xué)院教授而辭職,由二十八歲的J.J.湯姆遜繼任。J.J.湯姆遜 J.J.湯姆遜對卡文迪許實(shí)驗(yàn)室有卓越貢獻(xiàn),在他的建議下,從1895年開始,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室實(shí)行吸收外校(包括國外)畢業(yè)生當(dāng)研究生的制度,一批批的優(yōu)秀青年陸續(xù)來到這里,在J.J.揚(yáng)姆遜的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究。在他任職的三十五年間,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的工作人員開展了如下工作:進(jìn)行了氣體導(dǎo)電的研究,從而導(dǎo)致了電子的發(fā)現(xiàn);進(jìn)行了正射線的研究,發(fā)明了質(zhì)譜儀,從而導(dǎo)致了同位素的研究;對基本電荷進(jìn)行測量,不斷改進(jìn)方法,為以后的油淌實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ);膨脹云室的發(fā)明,為基本粒子的研究提供了有力武器;電磁波和熱電子的研究導(dǎo)致了真空二極管和三極管的發(fā)明,促進(jìn)了無線電電子學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用。其他如X射線,放射性以及α、β射線的研究都處于************地位。 卡文迪許實(shí)驗(yàn)室在J.J.湯姆遜的領(lǐng)導(dǎo)下,建立了一整套研究生培養(yǎng)制度和良好的學(xué)風(fēng)。他培養(yǎng)的研究生當(dāng)中,著名的有盧瑟福、朗之萬、湯森德、麥克勒倫、W.L.布拉格、C.T.R.威爾遜、H.A.威爾遜、里查森、巴克拉等等,這些人都有重大建樹,其中有多人得諾貝爾獎(jiǎng),有的后來調(diào)到其他大學(xué)主持物理系工作,成為科學(xué)研究的中堅(jiān)力量。盧瑟?! ?919年,J.J.湯姆遜讓位于他的學(xué)生盧瑟福。盧瑟福是一位成績卓著的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,是原子核物理學(xué)的開創(chuàng)者。盧瑟福更重視對青年人的培養(yǎng)。在他的帶領(lǐng)下,查德威克發(fā)現(xiàn)了中子,考克拉夫特和瓦爾頓發(fā)明靜電加速器,布拉凱特觀察到核反應(yīng),奧利法特發(fā)現(xiàn)氰,卡皮查在高電壓技術(shù)和低溫研究取得碩果,另外還有電離層的研究,空氣動(dòng)力學(xué)和磁學(xué)的研究等等。 1937年,盧瑟福去世后,由W.L.布拉格繼任第五屆教授,以后是莫特和皮帕德。七十年代以后,古老的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室大大地?cái)U(kuò)建了,研究的領(lǐng)域包括天體物理學(xué),粒子物理學(xué),固體物理以及生物物理等等??ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室至今仍不失為世界著名實(shí)驗(yàn)室之一。 應(yīng)該指出,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室之所以能在近代物理學(xué)的發(fā)展中做出這么多的貢獻(xiàn),有它特定的時(shí)代背景和社會(huì)條件,但是它創(chuàng)造的經(jīng)驗(yàn)還是很值得人們吸取和借鑒的。 |