牛氣!這位老師培養了6位諾貝爾獎獲得者!

2021-01-07 騰訊網

說到科學界的名師,就不得不提到劍橋大學物理系,即卡文迪許實驗室。

自這個實驗室成立之初,任教的都是有名的「伯樂」,其中最著名便是歐內斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford)。

盧瑟福,他不但自己的學術造詣很深,還培養了一大批重要的物理學人才,他的學生中有6位獲得了諾貝爾獎(其中有一個諾獎由兩位獲得者共享),此外他的3位助手也獲得了諾貝爾獎。

然而,更重要的是,當年的卡文迪許實驗室幾乎包攬了全部原子結構的研究。

下面就讓小編為大家介紹當年劍橋校園裡的這段傳奇故事吧~

1

瑞利——物理學的伯樂

故事還得從盧瑟福的師爺——瑞利男爵三世說起。

瑞利男爵三世是英國著名的物理學家,他幾乎通曉整個經典物理,在波動理論、熱力學、電磁學、流體力學、光學等領域都頗有建樹。

他最著名的發現便是瑞利散射,解釋了天空為什麼是藍色的。在我們指尖科技館系列漫畫中就曾為大家介紹過這一原理。

當微粒尺寸遠小於藍光波長時會發生瑞利散射

1884年,瑞利時任卡文迪許實驗室主任,然而此時的瑞利年事已高,準備把實驗室主任的職責交給更有才能的年輕人。

然而,令全英國學術界震驚的是,瑞利竟然要把職位傳給他的學生,一個剛剛從劍橋畢業不到一年的年輕人——約瑟夫·約翰·湯姆遜(Thomson Joseph John)。要知道這個職位的競爭者可都是當時已經頗有成就的物理學家。

約瑟夫·約翰·湯姆遜

不過事實證明,瑞利沒有選錯人,湯姆遜不但通過了劍橋大學嚴格的考核,成功當選主任,而且還成功發現了電子,詮釋了陰極射線的本質,解決了困擾學界近20年的難題。

陰極射線在磁場下偏轉

更重要的是,湯姆遜提出「原子可分」的概念,否定了「原子是不可再分的最小粒子」的學說,認為電子是原子的一部分,打破了統治西方200餘年的「原子論」,並提出原子的「棗糕模型」。

湯姆遜棗糕模型

2

湯姆遜——兩句話「成就」兩個諾獎

湯姆遜的成功離不開他老師的幫助與認可,湯姆遜自己在成為劍橋教授後也繼承了他的老師瑞利「慧眼識英才」的能力,並且性格和藹可親,關愛學生,在劍橋學生界受到一致好評。

1895年,盧瑟福被招入卡文迪許實驗室成為了湯姆遜的學生,備受湯姆遜賞識。僅僅學習了三年,就被導師湯姆遜推薦到加拿大麥吉爾大學擔任物理教授,從事放射性現象研究。

當時,盧瑟福年僅27歲,比湯姆遜接任瑞利當選卡文迪許實驗室主任時還年輕1歲,讓他更想不到的是,老師的一句推薦,竟成就了他的諾獎之路。

來到麥吉爾大學後,盧瑟福被安排研究鈾巖的放射性。經過9年的潛心探索,終於在1907年成功解釋了放射性現象的本質,次年獲得諾貝爾化學獎。

天然放射現象的解釋

在後續的研究中,盧瑟福又和他的助手通過α射線散射實驗發現了原子的核式結構,顛覆了他的老師湯姆遜提出的棗糕模型,開啟了原子物理學的新篇章,他因此被譽為「原子物理之父」

盧瑟福散射實驗與核式模型

湯姆遜還有一個學生叫威爾遜,他自己發明了一種儀器,可以利用凝結的水珠觀察到灰塵,稱為灰塵計數器。

老師湯姆遜得知後,想讓他在此基礎上發明一種可以看見電子的儀器,並告訴了威爾遜自己的想法。

沒想到正是因為湯姆遜不經意間的一句話,威爾遜潛心研究,終於在十幾年後發明了「雲室」,並因此獲得了1927年諾貝爾物理學獎。

「雲室」這一發明也造福了後世物理學的研究,成為重要的研究儀器。

威爾遜「雲室」

3

盧瑟福——桃李滿天下

1919年,著名物理學家,也是物理學界的名師湯姆遜卸任卡文迪許實驗室主任,光榮「退休」。接替他的正是他當年最器重的學生——盧瑟福。

盧瑟福似乎自帶「主角光環」,不僅自己在學術上有一系列重大發現,他的學生和他的助手也都頗有成就。

其中他的6位學生、3位助手相繼獲得了諾貝爾獎,他們很多人的研究,都受到了盧瑟福的啟發。

下面就讓小編來為大家盤點下吧:

1921年,盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學獎;

1922年,盧瑟福的學生阿斯頓獲諾貝爾化學獎;

1922年,盧瑟福的學生玻爾(Niels Henrik David Bohr)獲諾貝爾物理獎;

1927年,盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎;

1935年,盧瑟福的學生查德威克獲諾貝爾物理獎;

1948年,盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎;

1951年,盧瑟福的學生科克拉夫特和瓦耳頓,共同獲得諾貝爾物理獎;

1978年,盧瑟福的學生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。

這其中,最有名的便是玻爾了。玻爾在曼徹斯特大學求學期間,正好在盧瑟福的團隊下學習,與盧瑟福關係密切,亦師亦友。

1913年,玻爾受到盧瑟福提出的原子核式模型的啟發,又結合了當下最流行的早期量子理論,提出了原子的玻爾模型,成功解釋了氫原子光譜不連續的現象。

玻爾也因此成為早期量子理論的奠基人之一,對後世產生深遠的影響。

玻爾氫原子模型

1920年玻爾創立了哥本哈根理論物理研究所並任所長,在此後的40年他一直擔任這一職務,兢兢業業地從事物理學研究、教育以及相關行政工作,培養了一代代物理學人才。

玻爾的學生海森堡於1925年創立了矩陣力學,量子力學正式誕生。這一理論,為我們今天的電子信息技術打下了堅實的基礎,是現代科學技術中,最重要的領域之一。

在座的小夥伴們聽了這段故事,心裡有沒有感到十分震撼呢?沒想到物理課本上那些近代物理學大師竟然大多數都是師生關係!

這些大牌的物理學家既是研究者又是老師,他們傳播的不僅僅是科學知識、科學原理,更是一份嚴謹治學的態度。

講臺上的玻爾

時至今日,他們的科學發現與精神品質依然影響著一代代人。

來源:數字北京科學中心,如有侵權請聯繫刪除

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