中小學(xué)生課外閱讀世界科技全景百卷書物理學(xué)家

《中小學(xué)生課外閱讀世界科技全景百卷書物理學(xué)家》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

物理學(xué)家

1阿基米德充滿知識的環(huán)境西西里真是一座寶島。得天獨(dú)厚的地理位置，使它成了海上要塞。它是地中海的咽喉，溝通歐、亞、非三洲，因此，也就成為古羅馬和古希臘的必爭之地。二千多年前的敘拉古，是古希臘的殖民地，它的北面是古羅馬城邦，離希臘本土卻很遠(yuǎn)。在宜人的地中海海風(fēng)的滋潤下，它美麗、富饒。許多冒險家、航海家、商人都愿意到這里，看一看寶島的綺麗風(fēng)光；做些買進(jìn)賣出的交易，各得其所。敘拉古的港口每天都很擁擠，云集著四面八方的船只，五花八門的貨物堆滿了碼頭。穿著各式服裝、說著不同語言的人們湊在一起，比比劃劃，大聲交談。他們各顯神通，開辟了一個個市場，進(jìn)行貿(mào)易交流。經(jīng)濟(jì)上空前繁榮的敘拉古，在觀念上也不斷翻新。貿(mào)易的往來和文化的交流，使古希臘成了人類文明的搖籃之一。古希臘人知道哲學(xué)、幾何學(xué)，他們計算出地球赤道的周長，知道地球自轉(zhuǎn)一周要24小時，甚至堅信萬物是由原子構(gòu)成的，原子是在空間里運(yùn)動著的極微小的粒子，等等。阿基米德就出生在這樣一個充滿知識和思考的時代。父親菲迪阿斯，是個天文學(xué)家兼數(shù)學(xué)家。一輩子研究地球、太陽、月亮的關(guān)系，他用極為簡陋的儀器計算太陽和月球的距離，十分嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真。阿基米德的誕生，給這位天文學(xué)家?guī)頍o比的喜悅。他按照習(xí)俗，在嬰兒身上抹上油，抱在手上沿著屋子跑了三圈，并將一支橄欖插在門楣，向全城宣告：菲迪阿斯有了兒子！菲迪阿斯發(fā)誓，一定要把兒了培養(yǎng)成真正的希臘人。希臘人以聰明、智慧自豪。他要讓阿基米德?lián)碛腥祟愖顚氋F的財富——知識。小時候的阿基米德愛聽故事，奴隸們用最生動的語言，講述伊索寓言，講解荷馬史詩。知識性和趣味性交織在一起，極大地增強(qiáng)了他的想象力。他喜歡聽別人講，也喜歡聽別人爭，爭論的問題大都聽不懂，不過看到大人們像小孩子那樣爭個不休，是饒有趣味的。敘拉古的人幾乎人人愛爭，爭論問題，當(dāng)然最主要的是“人類的少年時期”面臨的問題太多了。開始是要急需解決問題，后來就把爭論當(dāng)做樂趣來享受。大人爭論的時候，也讓小孩子聽，因為他們認(rèn)為，不會思考就不會有問題爭，而小孩子首先要學(xué)會思考。他們已經(jīng)意識到腦袋瓜越用越靈。小阿基米德常常站在大人堆里聽他們希奇古怪的話，他把這種活動當(dāng)做游戲。菲迪阿斯也常常把兒子帶到工作室去，把他抱在凳子上，讓他通過儀器觀察浩森的星海。深邃的夜空，高深莫測的天穹，給阿基米德留下了深刻的印象。到了上學(xué)的年齡，菲迪阿斯把兒子送到一位很有學(xué)問的老師那里。老師把孩子們集合在一起，在鋪平的沙子上，用樹枝寫寫畫畫，教他們認(rèn)非常難認(rèn)的希臘字母，或者作算術(shù)。有時老師發(fā)給他們每人一把刻刀，在涂有蠟的木板上學(xué)刻字，刻得七歪八斜之后，又在火上熔化，接下去又刻。要不就用蘆葦筆，蘸上樹脂和油煙做的墨水，在一些植物的葉子上寫字。晴天，阿基米德就和小朋友一起，在空地上練習(xí)；下雨就沿著墻根坐一

2圈。希臘字母和數(shù)字都混在一起，分辨十分困難，孩子們學(xué)得相當(dāng)吃力。阿基米德學(xué)得很賣勁，不久就掌握了字母和運(yùn)算。隨著知識的加深，阿基米德長成了一個少年。他依然像小時候那樣，喜歡到港口逛逛，聽聽別人爭論。這對他就能聽得懂一些問題，而且自己對問題也有了看法。當(dāng)雙方爭得相持不下時，他也會參加進(jìn)去，支待一方的觀點(diǎn)，另一方失去平衡也就贊同對方了。有時阿基術(shù)德的觀點(diǎn)和雙方都不一樣，他也敢大膽講出來，因為他的看法都是經(jīng)過深思熟慮后提出的，所以常常使別人折服。他喜歡觀察事物，重視一切現(xiàn)象，每天都有許多疑點(diǎn)在腦子里轉(zhuǎn)悠。有時會迸發(fā)出一兩個新思想，他就迅速記下來，進(jìn)行分析、演算、驗證。大船為什么會浮起來？船帆為什么要做成弧形？船頭為什么是尖尖的？有許多問題在敘拉古找不出答案，阿基米德感到焦灼。他經(jīng)常聽到遠(yuǎn)航的人說到亞歷山大，說那兒有第一流的科學(xué)家、學(xué)者。到亞歷山大去！阿基米德朝思暮想，夜不能寐。亞歷山大怎么具有這么大的吸引力呢？原來，位于尼羅河河口的亞歷山大，是埃及最大的海港，因亞歷山大帝興建而得名。它是地中海東部政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心，古埃及托勒密王國的首都。托勒密在這里興建了當(dāng)時世界上最大的圖書館，藏書量達(dá)70萬卷以上。他還創(chuàng)辦博物院，為從事科學(xué)研究的學(xué)者準(zhǔn)備了良好的實驗室；有關(guān)科研的一切費(fèi)用由國家支付。這樣，許多不同國度的科學(xué)家都來到這里，專心致志地從事他們的研究。阿基米德一天也不能等待，他要遠(yuǎn)航，要去尋找解決問題的鑰匙。每天他都到碼頭上去，打聽風(fēng)向、風(fēng)力，找海員聊天，央求船長帶他出航。求知的欲望使他鍥而不舍。終于依靠與國王亥厄洛的親戚關(guān)系，11歲的阿基米德登上了一條開往亞歷山大的船。白帆升上了船桅，水手們解開了纜繩。阿基米德的心在“砰砰”地跳動，敘拉古向后退去，阿基米德向著知識的海洋前行。又一個“阿爾法”坐落在托勒密王宮花園里的亞歷山大博物院，風(fēng)景如畫，花木繁茂，在姹紫嫣紅的花壇和噴珠吐玉的噴水池之間，點(diǎn)綴著造型典雅的研究院、圖書館等建筑。這里，在寧靜的林蔭道，或者碧波漣漣的湖畔，時時可以看到三三兩兩的學(xué)者，他們或獨(dú)自沉思，或熱烈交談，到處彌漫著濃郁的學(xué)術(shù)氣氛。這座當(dāng)時世界著名的學(xué)術(shù)中心，薈萃了來自各地的著名學(xué)者。被稱為“幾何學(xué)之父”的偉大數(shù)學(xué)家歐幾里得，曾經(jīng)在這里開辦自己的學(xué)校，講述他的著作《幾何學(xué)原理》，培養(yǎng)了一批通曉幾何學(xué)的數(shù)學(xué)家。人們由衷地欽佩歐幾里得的才華，說他像魔術(shù)師一樣，能夠把蒼天和大地任意變成復(fù)雜的圖案，令人不可思議。阿基米德來到亞歷山大，很幸運(yùn)地成了歐幾里得的弟子埃拉托色尼和卡諾恩的學(xué)生，向他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、天文學(xué)和力學(xué)。歐幾里得大約是在公元前275年逝世的，他的學(xué)生和學(xué)生的學(xué)生一代代繼續(xù)他的事業(yè)，并不斷完善和發(fā)展。很快，阿基米德在幾何學(xué)的海洋中遨游自如了。他整天都在畫各種各樣

3的幾何圖形，研究它們之間的聯(lián)系、區(qū)別，找出帶有規(guī)律性的東西。有時睡覺醒來，就用手指頭在肚皮上畫，他入迷了。學(xué)習(xí)很緊張，每天都要看很多書，做深奧的演算。阿基米德和埃拉托色尼疲倦時，偶爾也去玩一玩。有時他們到大劇院去，聽聽音樂，欣賞一出喜??；有時到健身房，活動一下四肢。天氣晴朗，風(fēng)和日麗，他們則興致勃勃地去瀏覽尼羅河風(fēng)光。乘著木船順流而下，溫柔的風(fēng)吹開了他們的衣襟，清新的空氣驅(qū)散了他們的疲勞，兩岸茂密的樹木、肥沃的農(nóng)田盡收眼底。這樣的旅行對阿基米德來說不很多，但在這為數(shù)不多的游玩中，他十分留心觀察生活中的現(xiàn)象，從而生發(fā)出許多聯(lián)想。埃及人一直用尼羅河水灌溉農(nóng)田，但是河床低，農(nóng)田地勢高，農(nóng)夫只能用水桶拎水澆地，又吃力又費(fèi)功夫。阿基米德想，有什么好辦法代替這種笨體力活呢？想呀想，畫出了一張水車的草圖。“請您按照這個樣子做吧?！彼麑δ窘痴f。木匠左看右看，看不懂，自言自語地說：“這算什么玩藝呢？”阿基米德只好比比劃劃，耐心地講給他聽：“呶，這是圓筒，這是螺桿，唔，就是這樣??”木匠只好接下了活。幾天后，他居然做出來了，阿基米德瞇著眼睛看了看，又搖搖手柄，說：“嗯，還行?！庇谑牵⒒椎戮涂钙疬@個怪玩藝兒，一直走到莊稼地里。他把螺桿的一頭放到河水里，安了手柄的那頭放在河岸上。輕輕朝一個方向搖動手柄，哈，只見河水“咕嚕嚕”地從“怪物”的頂端冒出來，連續(xù)不斷地?fù)u，水就連續(xù)不斷地流到田地里。一個顯然不可能的奇跡發(fā)生了：水往高處流！農(nóng)夫們放下水桶，爭著來看阿基米德的新發(fā)明，既省力又省時間，大大減輕了勞動強(qiáng)度。大伙兒當(dāng)然喜歡。這一來，一傳十，十傳百，螺旋抽水機(jī)很快從埃及傳到外國。人們不僅用它來提水灌溉土地，還用來排積水，揚(yáng)谷物，揚(yáng)沙子。以后這個機(jī)械就被稱作為“阿基米德螺旋提水器?！敝钡浇裉欤械牡胤竭€在使用它。至于飛機(jī)、大船的螺旋槳，甚至連小小的螺絲釘，那都是阿基米德螺桿的后代。阿基米德的研究并不是憑空想出來的，他總是從生產(chǎn)和生活的實踐中發(fā)現(xiàn)研究的課題，然后用數(shù)學(xué)、力學(xué)的方法加以抽象的概括，上升到理論，然后再用新的理論去解釋自然現(xiàn)象，指導(dǎo)創(chuàng)造發(fā)明，因此，阿基米德在許多方面都取得巨大的成就。比如，當(dāng)時人們在生活和生產(chǎn)實踐中常常和圓形的東西打交道，需要解決計算圓、圓柱、球體等幾何圖形的面積和體積，這在建筑、造船、丈量土地、制造生活用品時都是經(jīng)常遇到的。古希臘時代，人們總結(jié)出直徑為一、周長為三的求圓周的方法，但很不精確。阿基米德經(jīng)過研究，計算出圓周率是3.1409至3.1429之間，這和我們今天知道的π≈3.1415926是相當(dāng)近似的。阿基米德為圓周率π擬定的數(shù)據(jù)，也被稱為“阿基米德數(shù)”，當(dāng)時，它給人們帶來很大的便利。阿基米德還是微積分的奠基人。他在計算球體、圓柱體和更復(fù)雜的立體

4的體積時，運(yùn)用逐步近似而求極限的方法，從而奠定了現(xiàn)代微積分計算的基礎(chǔ)。今天的大學(xué)理工科學(xué)生，都需要學(xué)習(xí)阿基米德開創(chuàng)的微積分。最有趣的是阿基米德關(guān)于體積的發(fā)現(xiàn)：一個圓柱體中正好嵌進(jìn)一個球體（圓柱體的高度和直徑相等，恰好嵌入的球體就叫做圓柱體的內(nèi)接球體）。這兩件普通的幾何模型，充分地漾溢著阿基米德的聰明和才智。他把水倒進(jìn)圓柱體，又把內(nèi)接球放進(jìn)去；再把球取出來，量量剩余的水有多少；然后往圓柱體里倒?jié)M水，量量圓柱體到底能裝多少水。這樣反復(fù)倒來倒去的測試，他發(fā)現(xiàn)了這個內(nèi)接球的體積，恰好等于外包的圓柱體的容量的三分之二。阿基米德得出一個結(jié)論，圓柱體和它內(nèi)接球體的比例，或兩者的相互關(guān)系，是3∶2。他寫了許多論述球體和圓柱體的著作，研究各種立體的表面積和體積，以及它們相互間的關(guān)系。而在圓柱體、圓錐體、金字塔形、球體、立體和平面等等幾何形狀中，他最偏愛的是圓柱體和它內(nèi)接圓的特殊關(guān)系。他為這個不平凡的發(fā)現(xiàn)而自豪，他囑咐后人，將一個有內(nèi)接球體的圓柱體圖案，刻在他的墓碑上作為墓志銘。今天，我們所有的立體測量，都是從阿基米德開始的。阿基米德驚人的才智，引起了人們的關(guān)注和敬佩。朋友們稱他為“阿爾法”，即一級數(shù)學(xué)家。（α——“阿爾法”，是希臘字母中第一個字母）阿基米德作為“阿爾法”，當(dāng)之無愧。杠桿的力量阿基米德在亞歷山大城學(xué)習(xí)歸來，回到他的故鄉(xiāng)敘拉古，已是公元前240年。他提任亥厄洛國王的顧問，繼續(xù)從事他醉心的數(shù)學(xué)和力學(xué)的研究。但是不學(xué)無術(shù)的亥厄洛國王對阿基米德并不滿意，他常常用責(zé)備的口吻問阿基米德：“為什么你的研究只停留在學(xué)問的游戲上，而不能解決實際的重大問題？你所研究的學(xué)問到底對實際生活有什么利益？”有一次，國王又說：“要你實際表演，不要空洞的理論??”這時，一向謙恭的阿基米德望著國王說：“陛下，給我一個支點(diǎn)，我可以舉起地球！”“開什么玩笑，到哪里去找一個支點(diǎn)能把地球舉起來呢？你倒是說呀！”國王很不高興?！斑@樣的支點(diǎn)是沒有的?！卑⒒椎抡f?！澳遣痪偷昧耍　眹跽f，“要叫人信服力學(xué)的威力，怎么可能呢？”阿基米德這時向國王鞠了一躬，“不，陛下，你誤會了！”他鄭重其事地說，“我能夠用實例來證明我的觀點(diǎn)??”“好呀，我倒要看看你是怎樣證明的??”這次談話沒過多久，亥厄洛國王叫人造了一艘大船。過去，這樣大的船下水，要幾百個奴隸齊心協(xié)心地推，才能推動它。亥厄洛國王決定考一考阿基米德。“他不是夸下?？诳梢耘e起地球嗎，這次，先讓他一個人把大船推下海吧?！眹跣南搿醢寻⒒椎抡襾?，宣布了他的決定，他原以為阿基米德會一口拒絕的，不料阿基米德卻認(rèn)真地點(diǎn)點(diǎn)頭：“好吧，我試試看??”這天，天氣晴朗，雪白的海鷗不時掠過蔚藍(lán)色的海面，微微起伏的波浪

5在陽光下閃著銀光，是個好日子。海邊的船塢熱鬧非凡，居民幾乎傾城而出，把海灘圍得水泄不通，人們你一言、我一語，大聲喧嘩或竊竊私語，匯成潮水般的聲浪。有人說：“阿基米德今兒準(zhǔn)要失敗?！庇腥苏f：“咳，這個聰明人準(zhǔn)是發(fā)瘋了！”人們說著鬧著，對著造船架上的大船指指點(diǎn)點(diǎn)。那是一艘漂亮的三桅大木船，船身雕刻著非常精細(xì)的圖案，既結(jié)實又威風(fēng)。船上還有許多人，他們是奉國王之命，加重大船的重量的。這會兒，大船也驕傲地?fù)P起船頭，好像說：“是誰說一個人可以把我推動？”突然，沸騰的人群一下子平靜下來，亥厄洛國王和阿基米德登上了平臺，千萬雙眼睛一下子從四面八方集中在他們的身上。國王坐下之后，用手指著大船，笑瞇瞇地說：“呶，就是它。怎么樣？現(xiàn)在認(rèn)輸還來得及??”阿基米德卻很冷靜地說：“陛下，請您稍等片刻?！闭f罷，他就忙開了。手下的人按照他的吩咐也七手八腳地忙起來。圍觀的人們覺得眼睛不夠用，一會兒跟著阿基米德轉(zhuǎn)，一會兒盯著他們跑來跑去的身影，簡直眼花繚亂。這時，只見阿基米德指揮奴隸們往大船上系了一根粗粗的長繩，又在平臺上裝了一組滑輪，把一個帶手柄的螺旋式的東西固定在平臺上。“好了嗎？好了嗎？”國王有點(diǎn)沉不住氣，探著身子連連發(fā)問。阿基米德沒有回答，像是存心讓國王大吃一驚似的，他一只手攥著螺桿柄，緩緩地?fù)u起來。人們屏住呼吸，目不轉(zhuǎn)眼地盯住大船。嘿，那擠滿了人的大船竟然慢慢地、慢慢地滑動了。“嘩——”就像平地卷起了一陣狂風(fēng)，人群中歡聲鼎沸：“看啊、快看啊，大船動了！動了！”“呵呵，他沒有瘋！”亥厄洛國王揉揉眼睛，果然，大船正穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)鼗?。再看看阿基米德，他正得意地微笑呢。國王驚呆了，他明白，站在自己面前的阿基米德，是一個無所不能的人。阿基米德的滑輪裝置就是杠桿理論的實際應(yīng)用。不過，如果按阿基米德的說法，給他支點(diǎn)，就能舉起地球，那么要做到這點(diǎn)可不像移動大船那樣容易。因為地球的質(zhì)量很大，必須有一根長得只能是想象中的杠桿才能輕輕將它舉起，這根杠桿的長臂要比短臂長100000000000000000000000倍。但在理論上，阿基米德又是成立的。阿基米德是第一個對杠桿作用的原理進(jìn)行科學(xué)總結(jié)，并上升到理論的人。他經(jīng)常觀察奴隸們勞動的場面，當(dāng)奴隸們搬運(yùn)巨大的石塊時，他們把撬棍的一頭放在石塊下面，另一頭放在自己肩上，使勁一扛，石塊就挪動了。然后，重復(fù)剛才的運(yùn)動，石塊就越來越接近目的地。奴隸們用這樣的方法，從很遠(yuǎn)的地方運(yùn)來了石塊，蓋起了美麗、莊嚴(yán)、宏偉的宮殿和金字塔。阿基米德也曾在尼羅河泛舟，他和朋友們一下一下地?fù)u著槳，搖著、搖著，他發(fā)現(xiàn)杠桿的原理通過槳、通過船的移動而表現(xiàn)出來。

6雖然人類很早就懂得用杠桿來減輕勞動強(qiáng)度，提高工作效率，發(fā)明了早期的工具和機(jī)械，但是在阿基米德以前，誰也沒有進(jìn)行過科學(xué)的總結(jié)。阿基米德從日常生活司空見慣的現(xiàn)象中，經(jīng)過觀察和實驗，從物體重心的觀點(diǎn)出發(fā)，對杠桿的平衡條件做了數(shù)學(xué)證明。他在《論平面圖形的平衡》這本著作中提出的杠桿定律和滑輪定律，直到今天還是一切機(jī)械設(shè)計的基礎(chǔ)，在我們的生活和生產(chǎn)中不斷創(chuàng)造新的奇跡。阿基米德后來在保衛(wèi)敘拉古、抵御羅馬人的戰(zhàn)爭中發(fā)明了起重機(jī)和投石機(jī)等機(jī)械，正是杠桿原理的絕妙應(yīng)用。阿基米德原理有一次，敘拉古國王亥厄洛讓人做了一頂王冠。這頂王冠是用純金制成的。這天，工匠把做好的王冠恭恭敬敬地送來了，國王往頭上一戴，不大不小，正合適。金燦燦的王冠鏤著花紋，既華貴又威嚴(yán)。亥厄洛國王洋洋得意。過了幾天，國王心里直犯嘀咕。如果工匠偷了他的黃金做了手鐲、戒指什么的，那不等于欺騙了堂堂的國王嘛。于是，他找來工匠，問個究竟。工匠一點(diǎn)也不慌，他對天發(fā)誓，說什么也不承認(rèn)偷字。最后還說：“尊敬的國王，你可以稱一稱呀，您交給我黃金時，不都記著數(shù)嗎？這句話提醒了國王，他趕快命令左右的侍從，取下王冠一稱，不多不少，王冠和黃金的重量不差分毫。國王一怔，隨后一會兒看看王冠，一會兒看看工匠，不知道在想些什么。工匠得意地領(lǐng)取了一筆酬金，臉上掛著勝利的微笑，走了。國王心里仍然悶悶不樂，總像有什么堵在心里。他都不樂意帶王冠了，把它放在一邊。突然，他想起了阿基米德，人們不都說他什么問題都能解決嗎？“阿基米德，如果該死的工匠往王冠里摻了銀子，而這摻進(jìn)的銀子又和他偷的黃金重量相等，你能查出來嗎？”國王很急切地問。他倒不是小器，只是覺得如果被人騙了，那就太不像話了。國王提出的問題看起來很簡單，倒是一下子把阿基米德給難住了，因為國王要求他不許損壞王冠，又要把問題搞清楚，這在許多人看來，簡直是不可能的。阿基米德把王冠帶回家里。別的事情都無法干了，這個美麗的王冠倒真的讓阿基米德大費(fèi)腦筋。白天，他盯著王冠想；夜里，他睜大眼睛想，一連想了幾天都沒有結(jié)果。王冠害得阿基米德吃不下飯，伺候他的奴隸只好把飯端到面前，一勺子一勺子地喂。這一來，他惱了，一揮手，“去去去??”把奴隸們?nèi)s跑了。他不洗臉，也不洗澡，頭發(fā)亂蓬蓬，胡須臟巴巴，樣子很狼狽。奴隸們合計一下，得讓主人洗個澡，休息休息再想問題。于是，兩個奴隸拿著干毛巾和抹身體的油，來找阿基米德，同樣遭到拒絕：“洗澡？不去！”兩個奴隸只好架起他，把他送到公共浴室去?！胺畔?，你們快放下！我還有重要的事情要做呢?！卑⒒椎職鈵赖厝铝似饋怼?/p>

7這回，奴隸沒有聽他的，由他手舞足蹈，大喊大叫，惹得過路的人都來看熱鬧。奴隸們架著他一直向前走。等到放進(jìn)澡堂的浴盆里，阿基米德還嚷著要爬出來。奴隸們只好把他往水里按。一不小心，阿基米德整個兒滑進(jìn)浴盆里，水從浴盆的邊沿溢了出來，流了一地??奴隸們嚇壞了，生怕阿基米德會生氣。誰知阿基米德一躍而起，跳出浴盆，笑著喊著往外跑：“我知道了，我知道了！”奴隸們面面相覷，好一會兒才醒悟過來，阿基米德還光著身子呢。他們抓起主人的衣服，追了出去，大聲呼喚：“主人、主人，您還沒穿衣服！”他像沒聽見一樣，直往家里奔。阿基米德知道了什么呢？原來，他知道了辨別金王冠里是否摻有其他金屬的辦法?；氐郊?，他馬上做試驗：他在一個空盆里放了一只瓦罐，小心地往瓦罐里倒?jié)M清水，再輕輕地放進(jìn)金王冠。好，就像自己滑進(jìn)浴盆那樣，水沿著瓦罐的邊沿溢出來，流到盆里。他把盆里的水倒出來，量一量，記下數(shù)；又一次往瓦罐里倒?jié)M水，把一塊與金王冠等重量的黃金放進(jìn)去，水同樣流出來。于是把這些水也量了一下。兩次數(shù)據(jù)一比，不一樣。金塊排出的水要比王冠排出的水量少！重復(fù)幾次結(jié)果完全一樣。接下來，他取了一塊與王冠、黃金塊同樣重的白銀塊，也用同樣的辦法，放進(jìn)裝滿水的瓦罐，結(jié)果，白銀排出的水又多于王冠排出的水。阿基米德立即得出了結(jié)論：王冠既不是純金的、也不是純銀的，工匠在制作王冠時肯定是在黃金中摻了不少白銀，把多余的黃金偷走了。工匠大膽地戲弄了國王。阿基米德是怎樣揭開金王冠之謎的呢？因為他知道，不同的物體密度是不同的，因此，同體積的兩種不同物體，重量也不相同；相反，重量相同的兩種不同的物體，密度大的體積就小，密度小的體積就大。根據(jù)這個道理，由于金子的密度大于銀子，因此相同重量的金子和銀子，必定是銀子的體積大于金子，如果把它們放進(jìn)水里，金子排出的水量自然比銀子排出的水少。從金王冠排出的水量，比同樣重量的金塊排出的水量大，又小于同樣重量的銀塊排出的水量，阿基米德終于發(fā)現(xiàn)了金王冠之謎。不過，阿基米德的貢獻(xiàn)并不限于回答了國王的疑問，今天，潛水艇的沉浮，氣球和飛艇的飛行，打撈海底沉船，制造巨型艦船??都離不開阿基米德原理。阿基米德的著作《論浮體》成為水力學(xué)的奠基石。巨星殞落公元前218年，阿基米德已經(jīng)是快70歲的老人，羅馬與迦太基之間發(fā)生了戰(zhàn)爭，敘拉古站在迦太基一邊，卷入這場共同對抗羅馬人的戰(zhàn)爭。作為一位愛國的科學(xué)家，阿基米德竭盡全力用自己的知識和才能為國家效忠。為保護(hù)敘拉古，粉碎羅馬人的圍攻，阿基米德發(fā)明了靈巧的回轉(zhuǎn)起重機(jī)，可以把逼近海岸的羅馬兵船從海里抓起來，懸在半空，然后拋入城墻，

8或者扔在地下，給敵人以重創(chuàng)。他制造可以發(fā)射大小石彈的投石機(jī)，射程有近有遠(yuǎn)，狠狠打擊了攻城的羅馬人。他還利用光學(xué)原理，在羅馬人的戰(zhàn)艦進(jìn)攻時，用聚光鏡來聚光，使敵艦的帆片燃燒，以致戰(zhàn)艦起火。阿基米德把科學(xué)技術(shù)用于保護(hù)自己的國家，使羅馬人的侵略企圖一直不能得逞。不幸的是，敘拉古的居民漸漸放松了警惕，他們認(rèn)為，只要阿基米德在，敘拉古是不會失敗的，殊不知羅馬人并沒有放棄侵占敘拉古的野心。公元前212年的一天，是阿爾杰米達(dá)節(jié)（即月亮女神節(jié)），敘拉古人照例慶祝一年一度的節(jié)日，美酒、篝火、舞蹈，使他們忘記了一切。這時，羅馬軍隊在月亮被烏云遮住時，悄悄地從一道冷僻的城門用云梯爬上城墻，幾乎沒有遇到抵抗，攻進(jìn)了狂歡中的敘拉古城。羅馬軍隊的偷襲成功了。據(jù)說羅馬將軍馬賽拉斯進(jìn)城后，立即打發(fā)一名士兵去尋找阿基米德，雖然他吃盡了阿基米德的苦頭，畏懼阿基米德，但是對他的才華是敬佩的，他想保護(hù)這位杰出的大科學(xué)家。這時，阿基米德正在家里，全神貫注地蹲在地上研究一幅幾何圖形。他在苦思冥想，完全沒有聽見街上馬蹄的踐踏聲，嘈雜的叫喊聲和雜亂的腳步聲，他完全沉浸在思維的世界里。氣勢洶洶的羅馬士兵一腳踢開房門，不禁愣了一下，他沒想到馬賽拉斯將軍要他找的人是個糟老頭子，便大聲吆喝道：“喂，老家伙，起來，趕快跟我走！”阿基米德正在思考，對突然闖進(jìn)來的不速之客很反感，尤其是他那驕橫的聲調(diào)。他抬起頭，以不屑的口氣說：“嗯，你沒看見我正在工作嗎？”說罷，他仍然低頭看著地上的圖形。羅馬士兵一腳踩上去，正好踩在幾何圖形的中間?！澳悴葔牧?，混蛋！”阿基米德怒不可遏，用畫圖棍子戳著士兵的鞋。羅馬士兵后退了一步，惡狠狠地舉起了劍??這時，阿基米德方才明白站在他面前的是他的敵人。他知道他的生命危在旦夕，但是他不愿意馬上就死，他請求羅馬士兵給他一點(diǎn)時間，讓他證完這條定理，免得給世人留下一道尚未證完的問題。但是，兇殘的羅馬士兵手起劍落，刺死了75歲的阿基米德，鮮血像噴泉一樣涌出，把地上的幾何圖形淹沒了。這位偉大的科學(xué)家直到生命的最后一刻，還在追求他畢生奮斗的事業(yè)。在他死后差不多兩千年，英國出版了《阿基米德遺著全集》，這已經(jīng)是1670年了。這是阿基米德留給全人類的財富。

9伽利略著名的實驗凡是到意大利旅行的人，誰都忘不了去參觀著名的比薩斜塔的豐采。比薩斜塔是意大利中部比薩城里一個古建筑，原是比薩大教堂的一個鐘樓。這座54.5米高的八層圓柱形建筑，在1174年動工的時候，由于地基不牢，剛剛建到第三層時就發(fā)現(xiàn)塔身傾斜，不得不被迫停工。隔了一個多世紀(jì)，人們又繼續(xù)施工，因此當(dāng)它在1350年建成時，這座羅馬式的大理石建筑好像一棵長歪的大樹，再也不能扶直了。從那時起，600多年的漫長歲月過去了，比薩斜塔向南傾斜達(dá)5.3度，而且每年都向南傾斜約1毫米。但是塔身盡管傾斜，而且經(jīng)受過地震，這座古塔依然屹立在比薩城內(nèi)，成為遐邇聞名的世界建筑史上的奇跡。不過，比薩斜塔所以聞名于世，除了上述的原因之外，還因為它和科學(xué)發(fā)現(xiàn)史上一件重大事件有著密切的關(guān)系。這是1590年的一個晴朗的日子，一個紅頭發(fā)的25歲的青年科學(xué)家領(lǐng)著幾個年輕的大學(xué)生，興致勃勃地穿過游人熙來攘往的廣場，鉆進(jìn)斜塔底層的拱形券門，然后沿著塔內(nèi)螺旋狀的樓梯拾級而上。不多一會，聚集在廣場的游人發(fā)現(xiàn)，在比薩斜塔的好幾層外圍的拱形券門都有那些大學(xué)生，而那個紅頭發(fā)的青年科學(xué)家爬上了高高的塔頂?！拔?，他們在干什么呀？”廣場上一個大胡子意大利商人迷惑不解地問旁邊一個賣小吃的小販?！跋壬?，他們是比薩大學(xué)的學(xué)生?！蹦莻€腰間系著白圍裙的商販答道：“聽說他們是在搞什么實??實驗?！毙∝溦f的一點(diǎn)不錯，因為廣場上還有幾個大學(xué)生正在讓游人離開斜塔，免得被塔上的人扔下的東西砸傷。說話間，塔頂?shù)哪莻€紅頭發(fā)青年科學(xué)家嚷了起來；“準(zhǔn)備好了沒有？”從每層伸出的腦袋齊聲喊道：“好了，可以開始！”這時，塔上各層的大學(xué)生伸出半截身子，他們的手里托著一個沉甸甸的盒子，身旁還有一個玻璃的沙漏，那時還沒有精確的秒表，沙漏是計算時間的工具。那個盒子里裝著兩個重量不同的物體，有的是兩個大小不同的鐵球，有的是大小不同的石塊，甚至還有的放著一個墨水瓶和一管鵝毛筆。盒子是特制的，安上一個按鈕，只要輕輕地按下按鈕，底蓋會自動打開。實驗開始了。只聽見塔頂?shù)哪莻€紅頭發(fā)青年科學(xué)家一聲號令，最下邊一層的大學(xué)生按下按鈕。這時，只見盒子打開，兩個重量完全不同的物體飛快下落，幾秒鐘后，廣場上的人們聽見“當(dāng)”的一聲，兩個物體同時落地。緊接著是二層、三層、五層??重復(fù)的實驗依次進(jìn)行。最后，塔頂?shù)哪莻€紅頭發(fā)的青年科學(xué)家也舉著一個盒子，里面是兩個大小不同的鐵球，他按下按鈕，鐵球迅速飛落下來，結(jié)果也是同時著地。沙漏記下的時間說明這樣一個道理：不同重量的物體從同樣高度落下來，都是同時到達(dá)地面。實驗成功了！盡管廣場上的游人對這個實驗一點(diǎn)兒也不感興趣，但是這個實驗卻動搖了幾千年來誰也不曾懷疑過的一條“真理”，這個“真理”是由古希臘哲學(xué)家亞里斯多德提出的，他認(rèn)為：物體從高處落下時，速度是由它的重量決定的，物體越重，落下來的速度越快。

10比薩斜塔的實驗，推翻了這個權(quán)威的結(jié)論。這個敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)的紅頭發(fā)的青年科學(xué)家是誰呢？他就是意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家枷利略。選擇道路1564年2月15日，伽利略出生在意大利西海岸比薩城一個破落的貴族之家。據(jù)說他的祖先是佛羅倫薩很有名望的醫(yī)生，但是到了他的父親伽利略·凡山杜這一代，家境日漸敗落。凡山杜是個很有才華的作曲家，生前出版過幾本牧歌和器樂作品，他的數(shù)學(xué)也很好，精通希臘文和拉丁文，但是美妙的音樂不能填飽一家人的肚皮，他的數(shù)學(xué)才能也不能給他謀到一個好職位。大約在小伽利略出生不久，凡山杜在離比薩城不遠(yuǎn)的佛羅倫薩開了一間賣毛織品的小鋪子，這完全是不得已的辦法。但是為了維持一家人的生活，凡山杜只好違背自己的意愿去經(jīng)商。小伽利略是凡山杜的長子，父親對兒子寄予很大希望。他發(fā)現(xiàn)，小伽利略非常聰明，從小對什么事物都充滿強(qiáng)烈的好奇心，不僅如此，這個孩子心靈手巧，他似乎永遠(yuǎn)閑不住，不是畫圖畫，就是彈琴，而且時常給弟弟妹妹做許多靈巧的機(jī)動玩具，玩得十分開心。凡山杜對這一切都看在眼里，有一次，他對妻子說：“伽利略似乎對什么都有興趣，將來他干什么合適呢？”“是呀，他很有音樂才能，也許可以把他培養(yǎng)成一個音樂家，像您一樣??”妻子說。凡山杜皺著眉搖搖頭，說：“不，我已經(jīng)吃夠了搞音樂的苦頭，不能讓孩子走這條路！”妻子迷惑不解地望著丈夫，小心翼翼地問：“那么，你的意思是??”凡山杜胸有成竹地說：“我要把他培養(yǎng)成一個杰出的醫(yī)生，就像我們的祖輩那樣，受人尊敬，有優(yōu)厚的收入，能給我們家庭帶來榮譽(yù)、地位和金錢??”妻子看著丈夫激動的神情，知道這是凡山杜考慮了很久的念頭，她沒有反駁，只是嘆了口氣說：“但愿如此，也許這孩子不會辜負(fù)您的期望??”小伽利略最初進(jìn)了佛倫勃羅薩修道院的學(xué)校。在這所學(xué)校，他專心學(xué)習(xí)哲學(xué)和宗教，有段時間，小伽利略很想將來當(dāng)一個獻(xiàn)身教會的傳教士。但是凡山杜聽到這個情況后，立即把兒子帶回家，他勸說伽利略去學(xué)醫(yī)，這是他為兒子的未來早已設(shè)計好的一條路。17歲那年，伽利略進(jìn)了著名的比薩大學(xué)，按照父親的意愿，他當(dāng)了醫(yī)科學(xué)生。比薩大學(xué)是所古老的大學(xué)，學(xué)校圖書館藏書豐富，這很合伽利略的心意，但是伽利略對醫(yī)學(xué)并沒有多大興趣，他很少上課，一上課就對教授們教課的內(nèi)容提出這樣那樣的疑問，使教授們難于回答，在教授們的眼里，伽利略是個很不招人喜歡的壞學(xué)生。不過，伽利略只是興趣不在醫(yī)學(xué)，他孜孜不倦地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理學(xué)等自然科學(xué)，并且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經(jīng)典的學(xué)說。要知道，伽利略生活的時代，正是歐洲歷史上著名的文藝復(fù)興時代，而意大利又是文藝復(fù)興的發(fā)源地。當(dāng)時，意大利的許多大城市，如佛羅倫薩、熱那亞和威尼斯，發(fā)展成東西方貿(mào)易的中心，建起了商號、手工作坊和最早

11的銀行，出現(xiàn)了資本主義生產(chǎn)關(guān)系的萌芽。加上貿(mào)易往來的發(fā)達(dá)，印刷術(shù)的發(fā)明，新思想的傳播比以往任何時候都更加迅速。于是，人們對千百年來束縛思想的宗教神學(xué)和傳統(tǒng)教條開始產(chǎn)生了動搖。一個偶然的機(jī)會，伽利略聽了宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇的講課。這位青年數(shù)學(xué)家淵博的學(xué)識，嚴(yán)密的邏輯性，特別是他在證明數(shù)學(xué)難題時的求證方法，使伽利略深深著迷。他眼睛亮了，仿佛發(fā)現(xiàn)了一個神奇無比的世界，這就是他夢寐以求的數(shù)學(xué)王國！他興奮極了，立即找到宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇，向他提出了許多百思不得其解的問題。瑪竇·利奇原是跟隨托斯坎尼大公爵從佛羅倫薩來到比薩的，他給宮廷里的侍童講數(shù)學(xué)，沒有想到會有一個熱心的聽眾，而且他提出的問題非常有趣，充分顯示出超群的智慧和深厚的學(xué)識功底。當(dāng)瑪竇·利奇聽說伽利略是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時，不禁脫口而出：“啊，伽利略，你有天才，你會成為一個杰出的數(shù)學(xué)家的?！辟だ缘哪樇t了，他談到自己對醫(yī)學(xué)的厭倦，談到父親對他的期望，也傾訴了自己因為不能按照自己的意愿學(xué)習(xí)的苦惱?！皠e泄氣?！爆敻]·利奇和藹地說：“你努力自學(xué)吧，有什么困難，任何時候我都是你忠誠的朋友?！甭犃爽敻]·利奇的鼓勵，伽利略越發(fā)刻苦鉆研數(shù)學(xué)和物理學(xué)，他把從宮廷數(shù)學(xué)家那里借來的每一本書，都用心地閱讀，像海綿吸水一樣地吸收下來。但是，他并不是那種迷信書本的人，那些人們認(rèn)為是真理的權(quán)威結(jié)論，在伽利略的腦子里常常帶來意想不到的疑問，他常常為此而感到苦惱，陷入深深的思索之中。有一次，伽利略信步來到他熟悉的比薩大教堂，他坐在一張長凳上，目光凝視著那雕刻精美的祭壇和拱形的廊柱，驀地，教堂大廳中央的巨燈晃動起來，是修理房屋的工人在那里安裝吊燈。這本來是件很平常的事，吊燈像鐘擺一樣晃動，在空中劃出看不見的圓弧?？墒?，伽利略卻像觸了電一樣，目不轉(zhuǎn)睛地跟蹤著擺動的吊燈，同時，他用右手按著左腕的脈，計算著吊燈擺動一次脈搏跳動的次數(shù)，以此計算吊燈擺動的時間。這樣計算的結(jié)果，伽利略發(fā)現(xiàn)了一個秘密，這就是吊燈擺一次的時間，不管圓弧大小，總是一樣的。一開始，吊燈擺得很厲害，漸漸地，它慢了下來，可是，每擺動一次，脈搏跳動的次數(shù)是一樣的。伽利略的腦子里翻騰開了，他想，書本上明明寫著這樣的結(jié)論，擺經(jīng)過一個短弧要比經(jīng)過長弧快些，這是古希臘哲學(xué)家亞里斯多德的說法，誰也沒有懷疑過。難道是自己的眼睛出了毛病，還是怎么回事。他像發(fā)了狂似的跑回大學(xué)宿舍，關(guān)起門來重復(fù)做這個試驗。他找了不同長度的繩子、鐵鏈，還有不知從哪里搞到的鐵球、木球。在房頂上，在窗外的樹枝上，著迷地一次又一次重復(fù)，用沙漏記下擺動的時間。最后，伽利略不得不大膽地得出這樣的結(jié)論：亞里斯多德的結(jié)論是錯誤的，決定擺動周期的，是繩子的長度，和它末端的物體重量沒有關(guān)系。而且，相同長度的擺繩，振動的周期是一樣的。這，就是伽利略發(fā)現(xiàn)的擺的運(yùn)動規(guī)律。伽利略不用說多么高興了?？墒窃诋?dāng)時，有誰會相信一個醫(yī)科大學(xué)生的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，何況他的結(jié)論是否定了大名鼎鼎的亞里斯多德的權(quán)威說法。就在這時，凡山杜的鋪子里越來越不景氣，聽說伽利略并沒有按照自己

12的意愿學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，而是成天迷戀著不相干的實驗，于是，嚴(yán)厲的父親決定停止伽利略繼續(xù)上大學(xué)，讓他回家去當(dāng)一個店員。伽利略灰心極了，他離開了比薩大學(xué)回到佛羅倫薩。但是他選擇的道路卻是不可動搖的。堅信科學(xué)佛羅倫薩一條不太熱鬧的街道，有一個門面不大、生意清淡的鋪子，這就是凡山杜開的毛織品商店。每天，當(dāng)匆匆過往的行人經(jīng)過這里時，總是可以看見紅頭發(fā)的伽利略呆呆地坐在柜臺前出神，或者旁若無人的在那里擺弄著一些莫名其妙的東西，像秤盤呀，鐵塊呀，盤子呀；而更多的時候，他是埋頭在書本里，他看得那樣專心，就連他的父親大聲叫喚都聽不見。自從回到家里，伽利略不得不違背自己的意愿在父親的鋪子里當(dāng)一名店員，但是他的心里一時一刻也沒有忘記數(shù)學(xué)和物理學(xué)。沒有起碼的學(xué)習(xí)條件，也沒有老師可以求教，他就想方設(shè)法找到一些自然科學(xué)的書籍，以頑強(qiáng)的毅力刻苦自學(xué)。他最喜歡的書是歐幾里得的《幾何原理》和阿基米德的著作?！稁缀卧怼肥鞘澜缟狭鱾飨聛碜钤绲膸缀螌W(xué)著作，而希臘科學(xué)家阿基米德的著作，包含了豐富的數(shù)學(xué)與力學(xué)知識，特別是其中的一些物理實驗，對伽利略有很大的吸引力。談起實驗，伽利略的興趣最濃。還在比薩大學(xué)時，他就動手制作了一種“脈搏計”，這是他根據(jù)擺的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計的，可以用來測量病人的脈搏跳動的情況，很受醫(yī)生的歡迎?，F(xiàn)在，在父親的鋪子里，談不上實驗的條件，但他仍然用一些日常的器具來做實驗，盡管這樣做免不了又要挨父親的罵，他還是照干不誤。他從阿基米德檢驗國王皇冠的實驗中受到啟發(fā)，一面重復(fù)這個實驗，一面想到這種方法的用途。當(dāng)時歐洲各國的航海事業(yè)正在興起，航海業(yè)帶動了造船業(yè)和機(jī)械制造，采礦、冶金的發(fā)展，反過來又向科學(xué)技術(shù)提出許多新的問題。伽利略于是把他的注意力轉(zhuǎn)向合金的物理和力學(xué)性質(zhì)的研究，不久，他通過測定物體在水中的重量發(fā)現(xiàn)，物體投入水中減輕的重量，剛好等于它排開的水的重量。在這個重大發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，伽利略發(fā)明了一種比重秤，可以很方便地測定各種合金的比重。他還寫了一篇論文，詳細(xì)地介紹了比重秤的構(gòu)造原理和使用方法。這件事，很快就在佛羅倫薩和其他城市傳開了。1589年夏天，在佛羅倫薩的店鋪里度過了4年自學(xué)生活的伽利略，由于得到宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇的鼓勵，特別是貴族蓋特保圖侯爵的推薦，他終于獲得了比薩大學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)教授的職位。這時，他只有25歲?，F(xiàn)在，伽利略可以不必為生活發(fā)愁了，雖然工資不高，但是他可以在完成日常教學(xué)之外，專心從事他向往的科學(xué)研究。就在這不久，伽利略進(jìn)行了本文一開頭介紹的自由落體實驗，他在比薩斜塔上扔下的鐵球，不僅雄辯地證明了不同重量的物體由同一高度自由下落時速度是相同的，更重要的是，這個大膽的結(jié)論推翻了亞里斯多德的權(quán)威結(jié)論。在那些思想保守、頭腦僵化的人眼里，這個舉動無異于挖了他們的祖墳，亞里斯多德的信徒們與伽利略開始勢不兩立了。在比薩大學(xué)呆了一個學(xué)期，伽利略又失去了職位。原因是他得罪了一個大公爵的親戚喬范尼。這個喬范尼是個不學(xué)無術(shù)的人，他聲稱發(fā)明了一臺挖泥船，假惺惺地跑來征求伽利略的意見。當(dāng)伽利略仔細(xì)觀察了

13挖泥船的模型后，直言不諱地告訴他，設(shè)計不合科學(xué)原理，根本不能使用。喬范尼碰了一鼻子灰，不但不接受伽利略的意見，反而固執(zhí)地堅持下水實驗，結(jié)果船沉了。事實證明伽利略的判斷是完全正確的，但惱怒的喬范尼反而遷怒于伽利略，散布流言蜚語，攻擊他是“陰險的人”。那些早就心懷不滿的亞里斯多德的信徒，乘機(jī)對他大肆攻擊，一時間鬧得滿城風(fēng)雨。在這種氣氛中，伽利略無法在比薩大學(xué)呆下去了。伽利略再一次求助于蓋特保圖侯爵。這位珍惜人才的貴族再一次伸出友誼的手，他運(yùn)用自己的影響，把伽利略推薦給帕多瓦大學(xué)，帕多瓦是意大利北部一個學(xué)術(shù)空氣濃厚的小城，距離美麗的海濱城市威尼斯不遠(yuǎn)，屬于威尼斯共和國管轄。1592年，28歲的伽利略被任命為帕多瓦大學(xué)的數(shù)學(xué)、科學(xué)和天文學(xué)教授。從此，伽利略迎來了一生中的黃金時代。發(fā)明望遠(yuǎn)鏡伽利略在帕多瓦大學(xué)工作的18年間，最初把主要精力放在他一直感興趣的力學(xué)研究方面，他發(fā)現(xiàn)了物理上重要的現(xiàn)象——物體運(yùn)動的慣性；做過有名的斜面實踐，總結(jié)了物體下落的距離與所經(jīng)過的時間之間的數(shù)量關(guān)系；他還研究了炮彈的運(yùn)動，奠定了拋物線理論的基礎(chǔ)；關(guān)于加速度這個概念，也是他第一個明確提出的：甚至為了測量病人發(fā)燒時體溫的升高，這位著名的物理學(xué)家還在1593年發(fā)明了第一支空氣溫度計??但是，一個偶然的事件，使伽利略改變了研究方向。他從力學(xué)和物理學(xué)的研究轉(zhuǎn)向廣漠無垠的茫茫太空了。那是1604年的冬天，在南方的天空突然出現(xiàn)一顆異常明亮的星星，這顆宇宙的不速之客吸引著許多人的注意，而后又在第二年的秋天神秘地消失。人們不禁提出一連串的疑問，這是一顆什么樣的星？它從哪里來，又到哪里去？夜空中的點(diǎn)點(diǎn)繁星究竟是按照怎樣的規(guī)律運(yùn)動的？但是，所有這些問題，誰也說不清楚。伽利略每天晚上都在觀察著那顆神秘的星辰，只要天氣晴朗，他是決不放過這千載難逢的機(jī)會的。他的腦海也不斷浮想出許許多多問題，他越來越感到，人類對宇宙的秘密了解得太少了。但是，光憑肉眼觀察畢竟是有限的，當(dāng)時還沒有發(fā)明望遠(yuǎn)鏡。伽利略一直在想，能不能想辦法使人的視力更加銳敏，更加擴(kuò)展，像神話中的千里眼那樣可以看清遙遠(yuǎn)的星星呢？轉(zhuǎn)眼到了1609年6月，伽利略聽到一個消息，說是荷蘭有個眼鏡商人利帕希在一偶爾的發(fā)現(xiàn)中，用一種鏡片看見了遠(yuǎn)處肉眼看不見的東西。“這難道不正是我需要的千里眼嗎？”伽利略非常高興。不久，伽利略的一個學(xué)生從巴黎來信，進(jìn)一步證實這個消息的準(zhǔn)確性，信中說盡管不知道利帕希是怎樣做的，但是這個眼鏡商人肯定是制造了一個鏡管，用它可以使物體放大許多倍。“鏡管！”伽利略把來信翻來覆去看了好幾遍，急忙跑進(jìn)他的實驗室。他找來紙和鵝管筆，開始畫出一張又一張透鏡成像的示意圖。伽利略由鏡管這個提示受到啟發(fā)，看來鏡管能夠放大物體的秘密在于選擇怎樣的透鏡，特別是凸透鏡和凹透鏡如何搭配。他找來有關(guān)透鏡的資料，不停地進(jìn)行計算，

14忘記了暮色爬上窗戶，也忘記了曙光是怎樣射進(jìn)房間。整整一個通宵，伽利略終于明白，把凸透鏡和凹透鏡放在一個適當(dāng)?shù)木嚯x，就像那個荷蘭人看見的那樣，遙遠(yuǎn)的肉眼看不見的物體經(jīng)過放大也能看清了。伽利略非常高興。他顧不上休息，立即動手磨制鏡片，這是一項很費(fèi)時間又需要細(xì)心的活兒。他一連干了好幾天，磨制出一對對凸透鏡和凹透鏡，然后又制作了一個精巧的可以滑動的雙層金屬管?，F(xiàn)在，該試驗一下他的發(fā)明了。伽利略小心翼翼地把一片大一點(diǎn)的凸透鏡安在管子的一端，另一端安上一片小一點(diǎn)的凹透鏡，然后把管子對著窗外。當(dāng)他從凹透鏡的一端望去時，奇跡出現(xiàn)了，那遠(yuǎn)處的教堂仿佛近在眼前，可以清晰地看見鐘樓上的十字架，甚至連一只在十字架上落腳的鴿子也看得非常逼真。伽利略制成望遠(yuǎn)鏡的消息馬上傳開了。“我制成望遠(yuǎn)鏡的消息傳到威尼斯”，在一封寫給妹夫的信里，伽利略寫道：“一星期之后，就命我把望遠(yuǎn)鏡呈獻(xiàn)給議長和議員們觀看，他們感到非常驚奇。紳士和議員們，雖然年紀(jì)很大了，但都按次序登上威尼斯的最高鐘樓，眺望遠(yuǎn)在港外的船只，看得都很清楚；如果沒有我的望遠(yuǎn)鏡，就是眺望兩個小時，也看不見。這儀器的效用可使50英里的以外的物體，看起來就像在5英里以內(nèi)那樣?！辟だ园l(fā)明的望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)過不斷改進(jìn)，放大率提高到30倍以上，能把實物放大1000倍?，F(xiàn)在，他猶如有了千里眼，可以窺探宇宙的秘密了。這是天文學(xué)研究中具有劃時代意義的一次革命，幾千年來天文學(xué)家單靠肉眼觀察日月星辰的時代結(jié)束了，代之而起的是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，有了這種有力的武器，近代天文學(xué)的大門被打開了?，F(xiàn)在，每當(dāng)星光燦爛或是皓月當(dāng)空的夜晚，伽利略便把他的望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)深邃遙遠(yuǎn)的蒼穹，不顧疲勞和寒冷，夜復(fù)一夜地觀察著。過去，人們一直以為月亮是個光滑的天體，像太陽一樣自身發(fā)光。但是伽利略透過望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，月亮和我們生存的地球一樣，有高峻的山脈，也有低凹的洼地（當(dāng)時伽利略稱它是“?！保?。他還從月亮上亮的和暗的部分的移動，發(fā)現(xiàn)了月亮自身并不能發(fā)光，月亮的光是從太陽那里得來的。伽利略又把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)橫貫天穹的銀河，以前人們一直認(rèn)為銀河是地球上的水蒸汽凝成的白霧，亞里斯多德就是這樣認(rèn)為的。伽利略決定用望遠(yuǎn)鏡檢驗這一說法是否正確。他用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)夜空中霧蒙蒙的光帶，不禁大吃一驚，原來那根本不是云霧，而是千千萬萬顆星星聚集一起。伽利略還觀察了天空中的斑斑云彩——即通常所說的星團(tuán)，發(fā)現(xiàn)星團(tuán)也是很多星體聚集一起，像獵戶座星團(tuán)、金牛座的昂星團(tuán)、蜂巢星團(tuán)都是如此。伽利略的望遠(yuǎn)鏡揭開了一個又一個宇宙的秘密，他發(fā)現(xiàn)了木星周圍環(huán)繞著它運(yùn)動的衛(wèi)星，還計算了它們的運(yùn)行周期。現(xiàn)在我們知道，木星共有14顆衛(wèi)星，伽利略所發(fā)現(xiàn)的是其中最大的四顆。除此之外，伽利略還用望遠(yuǎn)鏡觀察到太陽的黑子，他通過黑子的移動現(xiàn)象推斷，太陽也是在轉(zhuǎn)動的。一個又一個振奮人心的發(fā)現(xiàn)，足使伽利略動筆寫一本最新的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)的書，他要向全世界公布他的觀測結(jié)果。1910年3月，伽利略的著作《星際使者》在威尼斯出版，立即在歐洲引起轟動。但是，他沒有想到，望遠(yuǎn)鏡揭開的宇宙的秘密大大觸怒了很多人，一場可怕的厄運(yùn)即將降臨在這位杰出的科學(xué)家的頭上。

15悲慘的遭遇1615年冬季的一天，天氣寒冷異常，天空籠罩著陰沉的烏云，伽利略孤身一人來到羅馬。5年前的1610年，伽利略告別了帕多瓦大學(xué)，回到佛羅倫薩，擔(dān)任了托斯坎尼公國的宮廷數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，兼任比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。也就在這年，他曾經(jīng)訪問過羅馬，受到熱情的接待和規(guī)格很高的禮遇。他在天文學(xué)上一系列新發(fā)現(xiàn)和望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，受到羅馬教皇保羅五世的重視，羅馬的貴族和科學(xué)家也以結(jié)識他而感到榮耀?？墒?，僅僅事隔5年，羅馬的臉孔完全變了，沒有鮮花和笑臉，到處是冷漠的沒有表情的面孔，連熟悉的人也像躲避瘟疫似地離他遠(yuǎn)遠(yuǎn)的。發(fā)生了什么事情？原來這一次，伽利略的名字上了羅馬宗教裁判所的黑名單，他是被臭名昭著的宗教裁判所傳訊到羅馬來接受對他的審訊的。伽利略犯了什么罪呢？這話要從頭說起。15、16世紀(jì)的歐洲，正是封建社會向資本主義社會轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期。長期以來，為了鞏固封建統(tǒng)治的秩序，神權(quán)統(tǒng)治的歐洲，用神學(xué)代替了科學(xué)，用野蠻代替了自由。神學(xué)家們荒誕地宣稱，宇宙是一個充滿“各種等級的天使和一個套著一個的水晶球”，而靜止不動的地球就居于這些水晶球的中心。他們推崇古希臘天文學(xué)家托勒玫的“地球是宇宙中心”的學(xué)說，因為在神學(xué)家看來，太陽是圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的，因為上帝創(chuàng)造太陽的目的，就是要照亮地球，施恩于人類。這是永恒不變、顛撲不破的真理。為了維護(hù)這個荒謬的理論，天主教會的宗教裁判所不惜用恐怖的暴力對付一切敢于提出異議的人們。1327年，意大利天文學(xué)家采科·達(dá)斯科里活活被燒死，他的罪名只不過說了地球是球狀，在另一個半球上也有人類居住，卻因違背圣經(jīng)的教義慘遭迫害。1600年2月17日，意大利哲學(xué)家布魯諾，在羅馬百花廣場被活活燒死，也是因為他到處宣傳了哥白尼的學(xué)說，動搖了地球中心說。伽利略是布魯諾的同時代人，早在帕多瓦大學(xué)執(zhí)教時，他就讀過哥白尼的著作《試論天體運(yùn)行的假說》。這位杰出的波蘭天文學(xué)家在這本書中大膽地提出太陽是太陽系的中心，地球和其他行星都圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的理論，即太陽中心說，一開始就引起伽利略的極大興趣。但是伽利略是個科學(xué)態(tài)度十分嚴(yán)肅的學(xué)者，他想，過去都說是太陽圍著地球運(yùn)轉(zhuǎn)，哥白尼卻提出相反的看法，到底哪一個正確呢？伽利略沒有輕率地下結(jié)論，他決定用自己的望遠(yuǎn)鏡來證實誰是誰非。當(dāng)伽利略的著作《星際使者》出版時，他已是一個哥白尼學(xué)說堅定的支持者了。伽利略通過自己的觀測和研究，逐漸認(rèn)識到哥白尼的學(xué)說是正確的，而托勒玫的地球中心說是錯誤的，亞里斯多德的許多觀點(diǎn)也是站不住腳的。伽利略不僅發(fā)表了批駁亞里斯多德的論文，還通過書信毫不掩飾地支持哥白尼的學(xué)說，甚至把信件的副本直接寄給羅馬教會。在伽利略看來，科學(xué)家的良心就是追隨真理。但是，羅馬教廷是決不會放過伽利略的，他們先是對伽利略發(fā)出措辭嚴(yán)厲的警告，繼而把他召到羅馬進(jìn)行審訊。1616年2月，宗教裁判所宣布，不許伽利略再宣傳哥白尼的學(xué)說，無論是講課或?qū)懽?，都不得再把哥白尼學(xué)說說成是真理。

16伽利略不會忘記，16年前布魯諾就是被這些披著黑色道袍、道貌岸然的上帝的衛(wèi)道士活活燒死的。他如果敢于反抗，下場絕不會比布魯諾更好。在教會的淫威下，伽利略被迫作了放棄哥白尼學(xué)說的聲明。他懷著極其痛苦的心情回到佛羅倫薩，在沉默中度過了好些年。但是伽利略的內(nèi)心深處并沒有放棄哥白尼學(xué)說，相反，繼續(xù)不斷的觀測和深入研究，使他更加堅信哥白尼學(xué)說是完全正確的科學(xué)理論。在佛羅倫薩郊外的錫尼別墅里，伽利略過著與世隔絕的生活，他的身體大不如前，病魔在殘酷地折磨他，但是他依然念念不忘宣傳哥白尼的學(xué)說。經(jīng)過長久的醞釀構(gòu)思，用了差不多5年時間，一部偉大的著作《關(guān)于兩種世界體系的對話》終于誕生了?！蛾P(guān)于兩種世界體系的對話》表面上是以三個人對話的形式，客觀地討論托勒玫的地心說與哥白尼的日心說，對誰是誰非進(jìn)行沒有偏見的探討。但是當(dāng)這本書好不容易在1632年2月出版時，細(xì)心的讀者不難看出，這本書以充分的論據(jù)和大量無可爭辯的事實，有力地批判了亞里斯多德和托勒玫的錯誤理論，科學(xué)地論證哥白尼的地動說，宣告了宗教神學(xué)的徹底破產(chǎn)。很快，嗅覺比獵狗還靈的教會嗅出了這本書包含的可怕思想，從字里行間流露出來的大膽結(jié)論使神學(xué)家們感到極大恐慌。那些早就對伽利略心懷不滿的學(xué)術(shù)騙子立即和教會勾結(jié)，羅織罪名，陰謀策劃，為迫害伽利略大造輿論?？茖W(xué)和神學(xué)不可調(diào)和的斗爭爆發(fā)了。1632年8月，羅馬宗教裁判所下令禁止這本書出售，并且由羅馬教皇指名組織一個專門委員會對這本書進(jìn)行審查。伽利略預(yù)感到大禍臨頭，果然，到了10月，他接到了宗教裁判所要他去羅馬接受審訊的一紙公文。這時候的伽利略已是69歲的老人，病魔纏身，行動不便，許多關(guān)心他的人到處為他說情，但是羅馬教皇惱怒地說：“除非證明他不能行動，否則在必要時就給他帶上手銬押來羅馬！”就這樣，1633年初，伽利略抱病來到羅馬。他一到羅馬便失去自由，關(guān)進(jìn)了宗教裁判所的牢獄，并且不準(zhǔn)任何人和他接觸。人類歷史上一次駭人聽聞的迫害就這樣開始了。在羅馬宗教裁判所充滿血腥和恐怖的法庭上，真理遭到謬誤的否決，科學(xué)受到神權(quán)的審判。那些滿臉殺機(jī)的教會法官們，用火刑威脅伽利略放棄自己的信仰，否則他們就要對他處以極刑。年邁多病的伽利略絕望了，他知道，真理是不可能用暴力撲滅的。盡管他可以聲明放棄哥白尼學(xué)說，但是宇宙天體之間的秩序是誰也無法更改的。在審訊和刑法的折磨下，伽利略被迫在法庭上當(dāng)眾表示懺悔，同意放棄哥白尼學(xué)說，并且在判決書上簽了字?！盀榱颂幏帜氵@樣嚴(yán)重而有害的錯誤與罪過，以及為了你今后更加審慎和給他人做個榜樣和警告，”穿著黑袍的主審法官當(dāng)眾宣讀了對伽利略的判決書，“我們宣布用公開的命令禁止伽利略的《關(guān)于兩種世界體系的對話》一書；判處暫時正式把你關(guān)入監(jiān)獄內(nèi)，根據(jù)我們的意見，以及使你得救的懺悔，在三年內(nèi)每周讀七個懺悔的圣歌??”伽利略眼前頓時一片黑暗，等待他的命運(yùn)是終身監(jiān)禁和失去科學(xué)研究的自由，但是這個倔強(qiáng)的科學(xué)家最后在判決書上簽字時，嘴里仍然自言自語地說：“地球確實是在轉(zhuǎn)動的??！”

17伽利略的晚年是非常悲慘的。這位開拓了人類的眼界，揭開了宇宙秘密的科學(xué)家，1637年雙目完全失明，陷入無邊的黑暗之中。他唯一的親人——小女兒瑪俐亞先他離開人間，這給他的打擊是很大的。但是，即使這樣，伽利略仍舊沒有失去探索真理的勇氣。1638年，他的一部《關(guān)于兩門新科學(xué)的討論》在朋友幫助下得以在荷蘭出版，這本書是伽利略長期對物理學(xué)研究的系統(tǒng)總結(jié)，也是現(xiàn)代物理的第一部偉大著作。后來，宗教裁判所對他的監(jiān)視有所放寬，他的幾個學(xué)生，其中包括著名物理學(xué)家、大氣壓力的發(fā)現(xiàn)者托里拆利來到老人身邊，照料他，同時也是向他請教。他們又可以愉快地在一起討論科學(xué)發(fā)明了。1642年1月8日，78歲的伽利略停止了呼吸。但是他畢生捍衛(wèi)的真理卻與世長存。具有諷刺意味的是，300多年后的今天，1979年11月，在世界主教會議上，羅馬教皇提出重新審理“伽利略案件”。為此，世界著名科學(xué)家組成了一個審查委員會，負(fù)責(zé)重新審理這一冤案。其實，哪里還用得著審理什么呢？宇宙飛船在太空飛行，人類的足印深深地留在月球的表面，人造衛(wèi)星的上天，宇宙測探器飛出太陽系發(fā)回的電波??所有這些現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，早已宣告了宗教神學(xué)的徹底破產(chǎn)，人類將永遠(yuǎn)記住伽利略這個光輝奪目的名字。

18法拉第貧寒的家庭瓦特新發(fā)明的蒸汽機(jī)震撼著英國。它就像一股巨大的魔力，使新開的工廠在英國大地上林立，工廠的煙囪里冒出的煙熏得人們發(fā)財?shù)男那楦蛹逼攘?。倫敦城里，一天到晚總是那么沸沸揚(yáng)揚(yáng)，機(jī)器的轟鳴聲、建筑工地的雜亂、大街上的車流與人群的浮躁交織在一起。這是一個追逐財富的年代，可是流水般的黃金是朝著有錢人流去的，在這個時代里，窮人可不是好受的。邁克爾·法拉第就在這時候出生了——他出生在一個貧窮的鐵匠家庭。法拉第從小就過著貧窮清苦的生活，正像很多窮人家的孩子一樣，他比較早熟。13歲時，由于家庭經(jīng)濟(jì)越來越困難，他不能再上學(xué)了，便成了一個裝訂印刷作坊的徒工。從此，法拉第走上了自己謀生的道路。法拉第手腳勤快、聰明伶俐，還很注意學(xué)習(xí)。他很快就學(xué)會了書籍裝訂的手藝，而且裝訂得又快又好，這樣，他就可以抽空看看裝訂的那些書了。誰能想到，讀書引導(dǎo)、培養(yǎng)并造就了一個未來的大科學(xué)家。慢慢地，法拉第的頭腦像一塊巨大的海綿，貪婪地吸取著知識。他讀了很多書，像莎士比亞的《哈姆雷特》、《李爾王》，還有《一千零一夜》，都讓他大飽眼福。不過，最吸引法拉第的是《大英百科全書》中講的那些電的現(xiàn)象和《化學(xué)漫談》中講的那些化學(xué)實驗。法拉第被迷住了。拿一根玻璃棒在毛皮上摩擦幾下，玻璃棒就能吸引紙屑，這就是電。這個他知道，他在別的書上看到過而且自己也試驗過小小的電的吸引力?？墒乾F(xiàn)在《大英百科全書》上說，可以把這些細(xì)微的電一點(diǎn)一滴地貯存起來，貯存多了就可以“啪”地一下放出一個火花，像天上的雷鳴、閃電一樣。在自己家里就可以制造出雷聲和閃電，真是太有趣了！還有，《化學(xué)漫談》中說，只要把一片銅片和一塊鋅片浸在鹽水里，就能做一個伏打電池，使電源源不斷地流動起來。用許多伏打電池串聯(lián)起來，就能使水分解成兩種氣體，而這兩種氣體混合在一起，一點(diǎn)火，又會“轟”的一聲爆炸，重新再變成水。?。‰?，化學(xué)，太神奇了。從此以后，法拉第經(jīng)常到外面撿些舊瓶子之類的，統(tǒng)統(tǒng)用于實驗。他把書上的每個實驗都做了一遍，親眼看到那些神奇的現(xiàn)象在自己眼前出現(xiàn)?？茖W(xué)引起了法拉第濃厚的興趣，各種實驗的操作培養(yǎng)了法拉第極強(qiáng)的動手實驗?zāi)芰?，這些都為他以后從事科學(xué)研究打下了初步的基礎(chǔ)。逐漸地，他身邊的書已經(jīng)不能滿足他的要求了，他開始去追尋更深奧的知識。步入科學(xué)圣殿按書本上講的做實驗已使法拉第不滿足了。幾年來，他的知識豐富多了，對于電方面的濃厚興趣，已使他把自己能找到的有關(guān)電氣方面的論述搜集起來，并進(jìn)行了一定的分析和研究。法拉第期待著更新的科學(xué)知識，他20歲這年，強(qiáng)烈的求知欲望使得他把渴望的目光投向了英國皇家學(xué)會的科學(xué)演講報告會。

19法拉第坐在皇家學(xué)會富麗堂皇的大廳里。階梯形的大廳里座無虛席，誰也沒注意第7排中間位置上的法拉第。他穿得很舊，薄呢大衣早已磨得露出經(jīng)緯，和滿廳的聽眾相比，他顯得很寒酸。馬蹄形的大講臺旁邊，正站著一個漂亮的中年人，他講得那么輕松，卻又那么透徹，他精神抖擻，神采奕奕；天才的光華和勢熱力，似乎正從他的身上向外輻射。他是戴維教授，當(dāng)時英國科學(xué)界的巨子。他23歲時就被任命為皇家學(xué)會化學(xué)教授。他還不到25歲就當(dāng)選為皇家學(xué)會會員，兩年后又獲得英國皇家學(xué)會的的最高榮譽(yù)——柯普萊獎。現(xiàn)在，戴維教授已成為皇家學(xué)會的靈魂。由于他的努力，雖然只有33歲，已經(jīng)贏得了崇高的國際聲譽(yù)。他對于氯氣的研究，他所發(fā)現(xiàn)的鈉和鉀，給全世界留下了深刻的印象。法拉第被迷住了，激動得有些發(fā)抖的手正用筆飛快地記錄著戴維教授的每一句話、每一個字的意圖。周圍的人覺得他挺可笑，那么認(rèn)真干什么，聽聽不就行了嗎！然而，人們沒有想到，這以后不久，這個貧寡的青年成了戴維的得力助手，更沒想到他最終成為一代偉大的科學(xué)家。戴維教授的講演開拓了法拉第的視野，法拉第連續(xù)聽了4次戴維教授的講演。出于對科學(xué)和大科學(xué)家的虔誠，法拉第認(rèn)真地把戴維教授的4次講演紀(jì)錄整理好，配上精致的插圖，并精心地裝訂成冊，書脊上用燙金字寫著“亨·戴維爵士講演錄”。不久，法拉第學(xué)徒期滿了。出于對科學(xué)的向往，法拉第鼓起勇氣給皇家學(xué)會會長約瑟夫·班克斯爵士寫了一封求職信，表示愿意到皇家學(xué)會來工作，不管干什么都行，只要是為科學(xué)服務(wù)，他就滿足了。然而，他只得到了班克斯爵士的一個仆人的一句話：“不予回復(fù)！”當(dāng)時，命運(yùn)決不愿對窮苦出身的人露出笑臉，它永遠(yuǎn)是一副威嚴(yán)、兇惡的面孔，叫你對它屈服、膜拜。然而，法拉第決不屈從命運(yùn)，他頑強(qiáng)地與之搏斗。法拉第又給戴維教授寫了一封信，懇切地表達(dá)了自己的愿望和追求，他把信和自己整理、裝訂的戴維的講演紀(jì)錄，一起送到了皇家學(xué)會。戴維教授覺得很奇怪，自己從來沒有出版過什么講演錄，哪來這么一本書呢？難道是歐洲大陸上的國家搶在英國前面，出版了他的講演錄？看完信，原來是一個叫法拉第的小伙子編的，他的信就像這本書一樣，清晰明了。戴維教授被感動了，從法拉第身上，戴維看到了自己的前塵影事——敢于向命運(yùn)挑戰(zhàn)，勇于追求理想，以及青春、奮斗、憧憬??看，這本裝訂好的講演錄，它的記錄、整理、撰抄、裝訂，做得多么漂亮！那是有條不紊、嚴(yán)密細(xì)致的工作作風(fēng)的產(chǎn)物。戴維教授十分懂得，這樣的習(xí)慣和作風(fēng)在科學(xué)研究中有多么大的價值。從此，法拉第進(jìn)入了科學(xué)的殿堂。了不起的成就法拉第剛進(jìn)入皇家學(xué)會是從洗瓶子開始做起的。他工作勤奮，很快地掌握了實驗技術(shù)，成了戴維教授的得力助手。法拉第虛心好學(xué)，潛心研究，在科學(xué)研究上進(jìn)展很快。1821年，這是他來到皇家學(xué)會的第9個年頭，他以其卓越的成就就任皇家學(xué)會實驗室總監(jiān)和代理實驗室主任。此時正值很多科學(xué)

20家努力探索電與磁的奧秘之時，法拉第也以濃厚的興趣開始了電和磁的研究。經(jīng)過幾個月的努力，法拉第成功地實現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)動——制造了世界上第一個電動機(jī)。這就意味著，人類的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以至人們的生活，將要有巨大的改觀。這時，丹麥科學(xué)家奧斯特教授得到一個有趣的發(fā)現(xiàn)。奧斯特和當(dāng)時的許多科學(xué)家一樣，認(rèn)為電和磁之間互相有聯(lián)系，比如說，在雷電轟鳴的時候，磁針有偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。因此，奧斯特認(rèn)為，利用通過電流的導(dǎo)線，可以使磁針繞著磁針偏轉(zhuǎn)。他設(shè)計了一個實驗，立著一根導(dǎo)線，在與導(dǎo)線垂直的方向放著一根磁針，接通電源，根據(jù)他的設(shè)想，磁針將會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。不料實驗時，磁針并沒有偏轉(zhuǎn)。奧斯特疑惑了，他又將導(dǎo)線轉(zhuǎn)動了90度，使之與磁針旋轉(zhuǎn)的方向平行，然后接通了電源。這一剎那間，磁針明顯地轉(zhuǎn)動了，從原來指向南北方向轉(zhuǎn)為指向東西方向，并停在這個方向上。奧斯特發(fā)表了這一實驗報告，并且把它寄給了他所知道的著名科學(xué)家。這個實驗引起了許多科學(xué)家的注意，他們都根據(jù)奧斯特的報告重復(fù)了他的實驗，并且也都陸續(xù)得到一些關(guān)于電磁現(xiàn)象的新發(fā)現(xiàn)。英國皇家學(xué)會的化學(xué)家戴維，也看到了這份實驗報告，并以極大的興趣讓法拉第和自己一起重復(fù)了這個實驗。這個實驗給法拉第提供了一個新信息。這個信息表示的意義有多么深遠(yuǎn)、有多么偉大，盡管當(dāng)時法拉第還不可能理解得很清楚，但是他充分地感覺到了。這就是后來法拉第說的：“它猛然打開了一個科學(xué)領(lǐng)域的大門，那里過去是一片漆黑，如今充滿了光明?！庇谑?，法拉第在1822年的日記中寫下了一個嶄新的研究題目：“把磁轉(zhuǎn)變成電”。法拉第認(rèn)識到：磁鐵可以使鐵塊感應(yīng)帶磁，靜電可以使導(dǎo)體感應(yīng)帶電，電流能產(chǎn)生磁，那么，必然地，磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。法拉第特別下了一番功夫去研究分析奧斯特實驗。他發(fā)現(xiàn)這個實驗有一個特點(diǎn)，就是當(dāng)導(dǎo)線通過電流的時候，磁針都是繞著導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)，而不是磁針自己偏轉(zhuǎn)，而許多重復(fù)奧斯特實驗的科學(xué)家都沒有注意到這一特點(diǎn)。于是，他從此入手開始了全面的研究分析，也經(jīng)常做實驗進(jìn)行嘗試，可每次都失敗了。法拉第堅信自然界是統(tǒng)一的、和諧的，電和磁是彼此有關(guān)聯(lián)的。法拉第反復(fù)實驗，反復(fù)研究，并不斷改進(jìn)實驗方案。終于，在1831年10月17日——這是人類科學(xué)史上應(yīng)當(dāng)記住的一天，法拉第在圓形鐵環(huán)上繞兩2個銅線圈，一個接在電流計上，另一個接在串聯(lián)的伏打電池上，當(dāng)他把電路接通時，突然電流計的指針輕輕地動了一下，當(dāng)他把電路斷開時，指針向反方向又動了一下，法拉第的內(nèi)心立刻明亮了。法拉第一次又一次地重復(fù)著實驗，他注意到，由磁產(chǎn)生電流的必要條件是相對運(yùn)動，他把這樣產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。人們把法拉第由此總結(jié)出來的變化的磁場產(chǎn)生電流的規(guī)律，稱為法拉第電磁感應(yīng)規(guī)律。法拉第的實驗成功了。它說明，一根帶電的導(dǎo)線，可以在它的周圍產(chǎn)生磁場，這個磁場可以使磁針繞著導(dǎo)線轉(zhuǎn)動。這是一個多么了不起的發(fā)現(xiàn)呀！在這以前，已經(jīng)有許多科學(xué)家研究了自然界中的力，比如像萬有引力、靜電力和磁力，但是這些都表現(xiàn)為可以相互吸引的拉力，或者相互排斥的推力。而法拉第發(fā)現(xiàn)的力，是一種可以轉(zhuǎn)動的力，多么不可思議！然而，法拉第并沒有就此止步，因為只有當(dāng)磁棒在線圈中作往復(fù)運(yùn)動的

21時候，才有電流感應(yīng)出來，而磁棒的運(yùn)動一停止，電流也就隨之消失，他需要制造出穩(wěn)定的電源來。因為法拉第成天跟伏打電池打交道，很清楚它的缺點(diǎn)，伏打電池很笨重，要產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，必須用許多伏打電池，而且制造、搬運(yùn)都很麻煩。更糟的是，伏打電池用不了多久就要更換。要是能用電磁感應(yīng)原理制造出永久的穩(wěn)定電源，那該多好！兩個月后，法拉第創(chuàng)造性地發(fā)明了變壓器和發(fā)電機(jī)。雖然這還都是實驗室的產(chǎn)物，還需要一個完善的過程，但這預(yù)告了電能夠大規(guī)模地產(chǎn)生，并且輸送到遙遠(yuǎn)的地方。電將從實驗室走向工廠、礦山、農(nóng)村，走進(jìn)每一個家庭。1931年，后人為紀(jì)念電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)100周年，在倫敦舉行了盛大的慶祝活動。人們把法拉第的電磁感應(yīng)稱做他最偉大的發(fā)現(xiàn)——為人類打開了電能寶庫。從此，人類迅速進(jìn)入電氣時代。法拉第的名字被全世界傳頌著，鮮花和榮譽(yù)向他飛來。法拉第沒有上過大學(xué)，但世界各國贈給他的各種學(xué)位頭銜達(dá)94個，幾乎歐洲所有大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都給過他學(xué)位證書和金質(zhì)獎?wù)隆７ɡ诎阉械淖C書和獎?wù)露际掌饋恚B最親近的朋友都沒見過。他依舊圍著圍裙，在實驗室里靜靜地進(jìn)行著一個又一個新的研究。他冒著生命的危險，證明了導(dǎo)體內(nèi)外空間的區(qū)別；發(fā)明了貯存電的力法；發(fā)現(xiàn)了著名的電解定律??1846年，由于他出色的貢獻(xiàn)而獲得倫福獎?wù)潞突始要務(wù)拢诨始覍W(xué)會的歷史上，把兩枚獎?wù)率谟柰粋€人，是罕見的。法拉第的一生之所以能對科學(xué)作出如此巨大的貢獻(xiàn)，除他的刻苦努力和富于創(chuàng)造精神外，更主要的是他具有唯物主義的物理觀和辯證法思想。法拉第說過：“自然科學(xué)家應(yīng)當(dāng)是這樣一種人：他愿意傾聽每一種意見，卻要自己下決心做出判斷。他應(yīng)當(dāng)不被表面現(xiàn)象所迷惑，不對每一種假設(shè)有偏愛，不屬于任何學(xué)派，在學(xué)術(shù)上不盲從大師。他應(yīng)該重事不重人。真理應(yīng)當(dāng)是他的首要目標(biāo)。如果有了這些品質(zhì)，再加上勤勉，那么他確實可以有希望走進(jìn)自然的圣殿?！边@就是法拉第為科學(xué)事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)的真實寫照。

22麥克斯韋父親的影響在科學(xué)史上，一些重大的理論，常常要靠許多人的前赴后繼、不辭勞苦的努力，才能創(chuàng)立起來。19世紀(jì)，導(dǎo)致物理學(xué)爆發(fā)一場革命的電磁理論的創(chuàng)立，就是這樣的。從奧斯特、安培發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)開始，經(jīng)過法拉第的奠基，到理論的完成，前后經(jīng)歷了半個多世紀(jì)。最后完成這個理論的人，是英國杰出的數(shù)學(xué)家物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。麥克斯韋比法拉第小40歲。1831年11月13日，他生在蘇格蘭古都愛丁堡，跟電話發(fā)明家貝爾（1847～1922）是同鄉(xiāng)。法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)恰好也在1831年。這一年就成了電學(xué)史上值得紀(jì)念的一年。麥克斯韋的父親約翰·克拉克·麥克斯韋，是個熱衷于技術(shù)和建筑設(shè)計的律師，對麥克斯韋的一生影響很大。約翰·克拉克·麥克斯韋思想開通，講究實際，非常能干。家里的大小事情，從修繕房屋、剪裁衣服到制作玩具，他樣樣都會做。他在愛丁堡附近的鄉(xiāng)下有座莊園，麥克斯韋的童年就是在這座莊園里度過的。這個孩子從小喜歡思考問題，很受父母寵愛。小家伙跟著父母出去玩，一張小嘴總要不停地提出各種各樣的問題。沿途所見，從路邊的桑樹、腳下的石塊，直到行人的穿著表情，都成了他發(fā)問的內(nèi)容。有些幼稚可笑的問題，常常把過路人也逗樂了。一次他們看見路旁停著一輛空馬車，兩歲的麥克斯韋突然問父親：“爸爸，你看那輛馬車為什么不走呢？”父親信口回答：“它在休息?！薄八鼮槭裁匆菹⒛?？”“大約累了吧，”父親敷衍說?！安?，”兒子糾正說，“它是肚子痛！”“不是肚子痛，是累了?！薄安皇抢哿?，是肚子痛！”兒子一口咬定。父親忍不住笑了起來。后來，麥克斯韋稍大一點(diǎn)，提的問題更有意思了，比如“樹木為什么向天上長”呀，“螞蟻會不會說話”呀。有一天，麥克斯韋的姨媽給他帶來一籃蘋果。小家伙纏住她問：“蘋果為什么是紅的？”姨媽被這個突然的問題難住了，一時不知道怎樣回答才好。為了擺脫窘境，她就叫麥克斯韋去吹肥皂泡玩，誰知道個主意更糟了。肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)出美麗的五顏六色，使得麥克斯韋又驚又喜，向她提出了更多的關(guān)于顏色的問題。父親見兒子對自然感興趣，非常高興，后來就帶他去聽愛丁堡皇家學(xué)會的科學(xué)講座，當(dāng)時他的個頭還沒有講臺高呢！約翰·克拉克·麥克斯韋本人是皇家學(xué)會的活躍分子，兒子跟隨他經(jīng)常出入科學(xué)界，受到不少熏陶。麥克斯韋童年的歡樂是短暫的。他八歲那年，母親患肺結(jié)核不幸去世。這種病在今天是不難治好的，但是在一個世紀(jì)以前的當(dāng)時，卻是不治之癥。因為那時沒有特效藥，一個人得了肺病，就等于判了死刑。和麥克斯韋同時代的英國女作家夏洛蒂·勃朗特（《簡·愛》作者）三姊妹，貝爾的兩個兄弟，都是因為患肺病夭折的。母親去世以后，麥克斯韋的父親挑起了哺養(yǎng)、教育兒子的全部擔(dān)子。他既是父親，又兼做母親，操了不少心。幼年喪母本來是不幸的，麥克斯韋失去母愛，性情漸漸變得孤僻、內(nèi)向。他最大的快樂，是形影不離地跟著父親走，給父親當(dāng)個小小的幫手。父子兩人朝夕相處，相依為命，關(guān)系非常親密。麥克斯韋10歲那年，進(jìn)了愛丁堡中學(xué)。中學(xué)的生活充滿了喧鬧和戲劇性。他是在學(xué)期中間插班的，第一天上課就受到全班的嘲笑。幾個調(diào)皮學(xué)生

23看到這個新來的同伴怯生、靦腆，直向他扮鬼臉。由于麥克斯韋童年一直在父親鄉(xiāng)下的莊園里生活，講話有很重的鄉(xiāng)土音。當(dāng)老師點(diǎn)名叫他回答問題的時候，他剛一開口就引起哄堂大笑。有一次，大約因為發(fā)音太怪，連一位文質(zhì)彬彬的女教帥都忍不住笑出淚來。從此老師就很少提問他了。更糟的是，他的衣服全是父親做的，與眾不同。19世紀(jì)英國的服裝很講究。婦女把華麗當(dāng)做時髦。男人卻講究戴高筒禮帽，不論老少，脖子上還要圍一條緊繃繃的硬領(lǐng)。麥克斯韋的父親認(rèn)為這不但系起來不方便，而且也不衛(wèi)生。他不顧習(xí)俗，給兒子來了個小小的服裝改革。這個多才多藝的律師親自設(shè)計、親手剪裁，替麥克斯韋做了一套簡便的緊身服，可以不用穿外套，并且甩掉硬領(lǐng)的累贅。麥克斯韋的皮鞋也是父親做的，大約是為了縫合的方便，皮鞋頭是方的，鞋幫上還有金屬紐扣。沒料到，這些“奇裝異服”卻給麥克斯韋招來了許多屈辱。他在班上成了一只名副其實的“丑小鴨”，處處被排擠，受譏笑。每次放學(xué)回家，他不是緊身服被人扯破，就是腰帶不翼而飛。父親看到這種情景，痛惜地?fù)u搖頭，決定取消這不走運(yùn)的“服裝改革”，兒子盡管眼淚汪汪，卻頑強(qiáng)地要堅持穿到底，因為他相信父親的設(shè)計是無可非議的，他不愿向暴力屈服。數(shù)學(xué)才華麥克斯韋照樣穿著父親做的衣服進(jìn)出課堂。他為了保持服裝的整潔，常常要用拳頭自衛(wèi)。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)這個新生并不是可以隨便欺侮的，就有意孤立他。麥克斯韋本來就怕羞，現(xiàn)在更不愿意和大家往來了。在班里，面對著同學(xué)們的熱嘲冷諷，他沉默著，但是卻從來沒有低過頭。在忍無可忍的時候，他就用尖刻、辛辣的話來進(jìn)行回?fù)簟Ｏ抡n以后，他總愛獨(dú)自坐在樹下讀歌謠，畫一些只有他自己才看得懂的圖畫。要不，他就一個人躲在教室的角落里，專心致志地演算父親給他出的數(shù)學(xué)題。同班同學(xué)都不理解他，老師也認(rèn)為他是個古怪的孩子。大家暗中給他取了個外號，叫他“瓜娃”。整個愛丁堡中學(xué)，只有低年級的兩個學(xué)生跟他很友好。那兩個學(xué)生在班上大約也是受氣的，可以說是同病相憐。就這樣，麥克斯韋在冷眼中度過了中學(xué)的最初時光。誰也沒有想到，到了中年級的時候，出現(xiàn)了奇跡。一次學(xué)校里舉行數(shù)學(xué)和詩歌比賽，評選揭曉的時候，爆了個大冷門：兩個科目的一等獎都由同一個人獲得。這個出類拔萃的少年不是別人，而是一向不被人看在眼里的麥克斯韋！這不但使全班同學(xué)驚奇得睜大了眼睛，連級任老師也感到意外。他們這才發(fā)現(xiàn)，這只灰色的“丑小鴨”原來是一只白天鵝。這次比賽改變了麥克斯韋在班里的地位。優(yōu)等生總是受崇拜的，再也沒有誰取笑他的服裝和說話的聲音了，同學(xué)們開始尊敬他，向他請教疑難問題。麥克斯韋成為全校拔尖的學(xué)生，獲得了許多獎勵。他的光彩，看起來有些像彗星那樣突然出現(xiàn)，實際上卻是刻苦學(xué)習(xí)的結(jié)果。麥克斯韋對數(shù)學(xué)、物理學(xué)有濃厚的興趣，尤其喜歡數(shù)學(xué)。他的數(shù)學(xué)天賦，最早是父親在無意中發(fā)現(xiàn)的。在麥克斯韋還只有幾歲的時候，有一天，父親叫他畫插滿金菊的花瓶。麥克斯韋畫完交卷的時候，父親拿過他的畫，邊看邊笑了起來。因為滿紙涂的都是幾何圖形：花瓶是梯形，菊花成了大大小小一簇圓圈，還有一些奇奇怪怪

24的三角，大概是表示葉子的。從這以后，父親就開始教他幾何學(xué)，過后又教他代數(shù)。于是，他和數(shù)學(xué)結(jié)下了不解之緣。后來，他在數(shù)學(xué)競賽中奪得了冠軍，決不是偶然的。麥克斯韋的數(shù)學(xué)才華，使他很快突破了課本的界限。他還沒滿15歲，就寫了一篇數(shù)學(xué)論文，發(fā)表在《愛丁堡皇家學(xué)會學(xué)報》上。一個最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的學(xué)報刊登孩子的論文，是罕見的，麥克斯韋的父親為這件事感到自豪。論文的題目，是討論二次曲線的幾何作圖。據(jù)說這個問題，當(dāng)時只有大數(shù)學(xué)家笛卡爾（1596～1650）曾經(jīng)研究過。麥克斯韋的方法同笛卡爾的方法不但不雷同，而且還要簡便些。當(dāng)審定論文的教授確證了這一點(diǎn)的時候，都感到非常吃驚。1846年4月，這篇論文在皇家學(xué)會上宣讀。通常宣讀論文的都是作者本人，這一次卻不是。因為考慮到麥克斯韋實在太年輕了，論文是由一位教授代讀的。麥克斯韋不但是個少年科學(xué)家，而且還是個小詩人。有趣的是，歷史上不少著名的科學(xué)家都能做詩。羅蒙諾索夫常常把寫詩當(dāng)做消遣，他的頌歌很受葉卡德琳娜女皇青睞。因為這個緣故，羅蒙諾索夫幾次幸免于政治迫害?；瘜W(xué)大師戴維也是一位詩歌高手，只是因為他在科學(xué)方面的成就非常大，他的詩歌創(chuàng)作的光華才被掩蓋了。麥克斯韋的詩歌，成就雖然不及羅蒙諾索夫，卻也自成一格。他的詩常被同學(xué)傳抄、朗誦。麥克斯韋一生都沒有放棄過寫詩的愛好，不過，他卻從來沒有想過要當(dāng)一個詩人。他的詩多半是即興的作品，他常常在親友們歡聚的時候給他們朗讀自己的詩。詩的內(nèi)容，有不少是科學(xué)題材。麥克斯韋在中學(xué)時代，還喜歡玩陀螺。它類似我國兒童玩的那種陀螺，玩的時候用繩子不斷地抽打，陀螺就不停地在地上旋轉(zhuǎn)。據(jù)說他一生都愛玩陀螺，還教他的許多朋友玩過。另外，對一種叫做活動畫筒的玩具，他也有強(qiáng)烈的興趣。麥克斯韋的這兩種愛好，不單純是為了娛樂，主要還是為了探索科學(xué)的道理。這兩種玩具的原理，后來都被他應(yīng)用到科學(xué)上去了。1847年秋天，16歲的麥克斯韋中學(xué)畢業(yè)以后，考進(jìn)了蘇格蘭最高學(xué)府愛丁堡大學(xué)，專門攻讀數(shù)學(xué)和物理學(xué)。他是班上年紀(jì)最小的學(xué)生，坐位在最前排，站隊總是在最后，書包里揣著陀螺和詩集。這個前額飽滿、兩眼炯炯有神的小伙子，很快就引起了全班的注意。他不但考試名列前茅，而且經(jīng)常對老師的講課提出問題。有一次，他指出一位講師講的公式有錯誤。那個講師起初不相信，回答說：“如果你的對了，我就把它稱做麥?zhǔn)瞎?！”講師晚上回家一驗算，果然是自己講錯了。到大學(xué)二年級的時候，麥克斯韋掌握的知識已相當(dāng)廣泛了。除了學(xué)習(xí)必修的功課，他還開始自己搞研究，選題范圍涉及光學(xué)、電化學(xué)和分子物理學(xué)三個領(lǐng)域。這對鍛煉他獨(dú)立思考的能力起了很好的作用。不久，他在《愛丁堡皇家學(xué)會學(xué)報》上又發(fā)表了兩篇論文。一位賞識他的物理教授，還特許他單獨(dú)在實驗室做實驗。愛丁堡大學(xué)給麥克斯韋留下了良好的回憶。在這里，他獲得了登上科學(xué)舞臺所必需的基本訓(xùn)練。但是，三年以后，對麥克斯韋說來，這個搖籃顯得狹小了。為了進(jìn)一步深造，1850年他在征得父親的同意以后，離開了愛丁堡。轉(zhuǎn)到人才輩出的劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)。利器在手

25劍橋大學(xué)創(chuàng)立在1209年，是英國首屈一指的高等學(xué)府，有優(yōu)良的科學(xué)傳統(tǒng)。牛頓曾經(jīng)在這里工作過30多年，達(dá)爾文（1809～1882）也是在這里畢業(yè)的。19歲的麥克斯韋初到劍橋大學(xué)，一切都覺得新鮮，他幾乎每天都和父親通信，報告自己的見聞、感想和學(xué)習(xí)收獲。第二年，他由于考試成績優(yōu)異，獲得了獎學(xué)金。當(dāng)時，大學(xué)生大多數(shù)都是自費(fèi)，獲得獎學(xué)金的總是最勤奮的學(xué)生。按照規(guī)定，獲得獎學(xué)金的學(xué)生都在一起吃飯，因此，麥克斯韋結(jié)識了一群有為的年輕人，他逐漸克服了少年時代的孤僻，活躍起來。不久，他被吸收加入了一個叫做“使徒社”的學(xué)術(shù)團(tuán)體。這個團(tuán)體又叫做“精選論文俱樂部”，專門評選學(xué)生中最優(yōu)秀的論文。有意思是，“使徒社”的名稱是根據(jù)《圣經(jīng)》取的。因為耶穌只有12個門徒，“使徒社”也只能由12個成員組成，所以整個劍橋大學(xué)每屆只能有12個學(xué)生屬于這個團(tuán)體。這個團(tuán)體實際上是一個小小的“皇家學(xué)會”，必須是最出類拔萃的學(xué)生才有資格參加。這個時期，麥克斯韋專攻數(shù)學(xué)，讀了大量的專著。他的學(xué)習(xí)方法，不像法拉第那樣循序漸進(jìn)，井井有條。他讀書不大講究系統(tǒng)性，有時為了鉆研一個問題，他可以接連幾周其他什么都不管；而另一個時候，他又可能碰到什么就讀什么，漫無邊際，像一個性急的獵手，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域里縱馬馳騁。課后，“使徒社”的成員們常在一起討論各種問題。他們很欣賞麥克斯韋即興創(chuàng)作的詩，但是要和他對話卻很困難，因為麥克斯韋說起話來，和他讀書一樣，常常是天馬行空，前言不搭后語，一個題目還沒有講完，他跳到另一個題目上去了。他的思路過于敏捷，讓人難以捉摸。再加上他還保持著小時候的習(xí)慣，喜歡突然提一此奇怪的問題，比如“死甲蟲為什么不導(dǎo)電呢？”“活貓和活狗摩擦可以生電嗎？”就更使人反應(yīng)不過來了。有一次，一位朋友同他到郊外散步。整個傍晚，大約都在討論對某道難題的解法，麥克斯韋不停地說著，對方生怕不能領(lǐng)會，聽得很仔細(xì)，但是最后還是一句都沒有聽懂。麥克斯韋這種機(jī)槍式講授法，給他后來當(dāng)教授帶來不少困難。他一生都不被人理解。中學(xué)時候他的服裝不被同學(xué)理解；大學(xué)時候他的語言不被人理解；到后來，他的學(xué)說也是很長時間不被人理解。盡管“話不投機(jī)”，社友們還是把他看做他們中間獨(dú)一無二的人。麥克斯韋驚人的想象、閃電般的思維能力、譏誚的詩句，把他們征服了。這是一個奇才，需要名師指點(diǎn)，才能放出異彩。幸運(yùn)的是，有個偶然的機(jī)會，麥克斯韋果然遇上了伯樂，那就是劍橋大學(xué)的教授、著名數(shù)學(xué)家霍普金斯。一天，霍普金斯到圖書館借書，他要的一本數(shù)學(xué)專著恰被人先借去了。一般學(xué)生是不可能讀懂那本書的，教授有些詫異，向管理員詢問借書人的名字，管理員回答說：“麥克斯韋”。數(shù)學(xué)家找到麥克斯韋，看見年輕人正埋頭作摘抄，筆記上涂得亂七八糟，毫無秩序?；羝战鹚共挥傻脤@個青年發(fā)生了興趣，詼諧地說：“小伙子，如果沒有秩序，你永遠(yuǎn)成不了優(yōu)秀的數(shù)學(xué)物理學(xué)家！”霍普金斯所說的數(shù)學(xué)物理學(xué)家，是指善于運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決理論問題的物理學(xué)家，通常也稱做理論物理學(xué)家，需要在數(shù)學(xué)和物理學(xué)上都有很高的造詣。從這以后，麥克斯韋成了霍普金斯的研究生?；羝战鹚箤W(xué)問淵博，培養(yǎng)出了不少人才。有多方面成就的威廉·湯姆生（就是著名的開爾文勛爵）和數(shù)學(xué)家斯托克斯（1819～1903），都是他的門下。麥克斯韋在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，首先克服了雜亂無章的學(xué)習(xí)方法?；羝战鹚箤λ拿恳粋€選題，每一步運(yùn)算都要求得很嚴(yán)格。那時，麥克斯韋還參加了

26劍橋大學(xué)的斯托克斯講座。斯托克斯比他大12歲，在數(shù)學(xué)和流體力學(xué)上都有建樹，他在數(shù)學(xué)上的重要發(fā)現(xiàn)在科學(xué)史上曾經(jīng)有記載。經(jīng)過兩位優(yōu)秀數(shù)學(xué)家的指教，麥克斯韋進(jìn)步很快，不出三年就掌握了當(dāng)時所有先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，成了有為的青年數(shù)學(xué)家?；羝战鹚箤λ脑u價是：“在我教過的全部學(xué)生中，毫無疑問，這是最杰出的一個！”尤其重要的是，麥克斯韋不是一個抽象的數(shù)學(xué)家。這一點(diǎn)也要?dú)w功于他的老師。歷來的數(shù)學(xué)家有兩派，一派以古希臘的畢達(dá)哥拉斯（約前580～約前500）為鼻祖，認(rèn)為世界的本原就是抽象的數(shù)，數(shù)學(xué)決定一切；另一派以17世紀(jì)的笛卡爾為代表，他指出數(shù)學(xué)是客觀事物的定量反映，也是一種知識工具。這位解析幾何的創(chuàng)始人，曾經(jīng)針對那些純粹的數(shù)學(xué)家說：“沒有什么比埋頭到空洞的數(shù)學(xué)和抽象的圖形中更無聊的了?！边@兩種對立的態(tài)度，導(dǎo)致人們對數(shù)學(xué)持有兩種不同的看法。一種把數(shù)學(xué)看成純粹的符號，為數(shù)學(xué)而數(shù)學(xué)；另一種卻把生動的物理學(xué)概念同數(shù)學(xué)結(jié)合起來了，把數(shù)學(xué)當(dāng)成研究物理學(xué)的手段?；羝战鹚购退雇锌怂苟紝儆诘芽柵伞｛溈怂鬼f受到他們的直接影響，很重視數(shù)學(xué)的作用。他一開始就把數(shù)學(xué)和物理學(xué)結(jié)合起來。這一點(diǎn)對他以后完成電磁理論，是重要的。1854年，23歲的麥克斯韋參加了數(shù)學(xué)學(xué)位考試。主考人是斯托克斯，題目涉及曲面積分和線積分，難度很大。事后大家才知道，那是斯托克斯剛發(fā)現(xiàn)的一個定理。這個定理后來對麥克斯韋的電學(xué)研究大有幫助?？荚嚱Y(jié)果，麥克斯韋獲得了甲等數(shù)學(xué)優(yōu)等生第二名。也就是這一年，他對電磁學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。法國浪漫主義作家喬治·桑（1804～1876）說過：“在抽劍向敵以前，必須練好劍術(shù)?！丙溈怂鬼f現(xiàn)在掌握了過硬的數(shù)學(xué)本領(lǐng)，他是利器在手，只等沖鋒了。繼續(xù)著法拉第的事業(yè)麥克斯韋畢業(yè)以后留在學(xué)校工作。起初，他研究的課題是光學(xué)里的色彩論。不久他讀到了法拉第的《電學(xué)實驗研究》，馬上被書中新穎的實驗和見解吸引住了。當(dāng)時學(xué)術(shù)界對法拉第的學(xué)說看法不一致，有不少非議。主要原因是“超距作用”的傳統(tǒng)觀念影響還很深，舊的大廈動搖了，但是并沒有倒塌；同時，也因為法拉第的學(xué)說在理論上還不夠嚴(yán)謹(jǐn)。作為實驗大師，法拉第有許多過人的地方，唯獨(dú)數(shù)學(xué)功夫不夠，他的創(chuàng)見都是用直觀形式表達(dá)的。一般的理論物理學(xué)家都不承認(rèn)法拉第的學(xué)說，認(rèn)為它不過是一些實驗記錄。有個天文學(xué)家就公開宣稱：“誰要是在精確的超距作用和模糊不清的力線觀念之間有所遲疑，誰就是對牛頓的褻瀆！”在劍橋大學(xué)，學(xué)者們也有分歧意見。其中最有見識的，要算威廉·湯姆生了。這位青年教授對電學(xué)很有研究，曾經(jīng)多次向法拉第請教。在麥克斯韋畢業(yè)前一年，湯姆生發(fā)表了一篇題目是《瞬變電流》的論文，指出萊頓瓶的放電有振蕩性質(zhì)。麥克斯韋見到論文十分佩服，他特地寫信給湯姆生，請求他告訴一些研究電學(xué)的門路。湯姆生比麥克斯韋大七歲，他后來沒有能夠把電磁研究堅持到底。但是，他對麥克斯韋卻有不少幫助。麥克斯韋在給父親的信里曾經(jīng)高興地談到，湯姆生很樂意指教他。麥克斯韋受這位先行者的啟示，相信法拉第的學(xué)說中包含著真理。他在認(rèn)真研究了法拉第的著作以后，省悟出力線思想的寶貴價值，也看到了法拉

27第定性表述的弱點(diǎn)。這個初出茅廬的青年科學(xué)家決心用數(shù)學(xué)來彌補(bǔ)這一點(diǎn)。一年以后，24歲的麥克斯韋麥表《論法拉第的力線》，這是他第一篇關(guān)于電磁學(xué)的論文。在論文中，麥克斯韋通過數(shù)學(xué)方法，把電流周圍存在力線這個現(xiàn)象，概括做一個高等數(shù)學(xué)里的矢量微分方程。根據(jù)這個方程，每一股電流都產(chǎn)生一條環(huán)狀磁力線。這一年（1855），恰好法拉第結(jié)束了長達(dá)30多年的電學(xué)研究，他在科學(xué)筆記里寫下了最后一個編號：5430。正是“芳林新葉催陳葉，流水前波讓后波”，麥克斯韋接過了這位偉大先驅(qū)者的火炬，開始向電磁領(lǐng)域的縱深挺進(jìn)。《論法拉第的力線》這篇論文，雖然基本上是對法拉第力線概念的數(shù)學(xué)“翻譯”，卻是十分重要的一步。因為麥克斯韋一開始就使用了數(shù)學(xué)方法，而且選定了法拉第學(xué)說的精髓——力線思想，當(dāng)做自己研究的起點(diǎn)。這表明麥克斯韋的科學(xué)洞察力確實是不同來凡響的。他認(rèn)準(zhǔn)了主攻方向，就堅定不移地研究下去。他后來的一系列論文，步步深入，都是沿著這條正確道路走的。這一點(diǎn)，是他比湯姆生高明的地方。湯姆生已經(jīng)走到真理的邊緣，卻遲疑不前；麥克斯韋抓住了真理，就鍥而不舍。所以麥克斯韋盡管起步比較遲，卻第一個登上了光輝的頂峰?？茖W(xué)的道路總是不平坦的。正當(dāng)麥克斯韋的研究很有希望的時候，一樁不幸的事情打斷了他的計劃。一天，他正在埋頭研究幾篇新近的電學(xué)資料，郵遞員送來一封家信。他拿到信，一眼看出不是父親的筆跡，心頭不由一驚。他許久以來擔(dān)心的事情終于發(fā)生了。父親年老體弱，健康惡化，突然病倒在床。那封信是父親請別人代寫的。麥克斯韋讀完信，心里十分焦慮和難過。他對父親的感情是非常深的。從幼年起，父親就是他的良師益友，也是整個家庭的支柱。十幾年來，他們朝夕相處，十分融洽。麥克斯韋離家求學(xué)以后，他們幾乎每天通信，交換各種科學(xué)思想和對社會的見解，也暢談有趣的日常生活。為了照顧父親，麥克斯韋只得離開劍橋大學(xué)，到離家比較近的阿伯丁工作。阿伯丁是英國北部的一個海港，那里的一所學(xué)院答應(yīng)讓麥克斯韋擔(dān)任自然哲學(xué)講師，可是需要等一段時間。麥克斯韋整夜守在父親床前，盡力減輕老人的病痛。但是不論他怎樣小心伺候，還是沒有擋住死神的降臨。1856年春天快要到來的時候，父親終于離開了人間。這在麥克斯韋生活中，無疑是不可彌補(bǔ)的損失。他悲痛的心情久久不能平息。不久，阿伯丁的馬銳斯凱爾學(xué)院正式聘請他當(dāng)自然哲學(xué)教授。麥克斯韋在就職以前，回到劍橋大學(xué)辦理一些事務(wù)，停留了好幾個月。他當(dāng)時的心情很矛盾。對于母校，他是留戀的，而且父親已經(jīng)去世，他留在阿伯丁的意義也不大了，更主要的是他的電磁研究剛剛開始，他不知道在阿伯丁有沒有合適的研究條件。但是，馬銳斯凱爾學(xué)院已經(jīng)給他下了聘書，據(jù)說院長很賞識他，他不好推脫，只得上任了。這一去，他的電磁研究竟推遲了四年。法拉第的啟發(fā)1860年初夏，馬銳斯凱爾學(xué)院的物理學(xué)講座由于某種原因停辦了。28的麥克斯韋離開阿伯丁港，到倫敦皇家學(xué)院去任教。他的妻子也隨同前往。這次工作調(diào)動，是麥克斯韋一生事業(yè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在這以前，還有一段小小的插曲。麥克斯韋最初的母校愛丁堡大學(xué)，也

28要聘請一個自然哲學(xué)教授。他開始是準(zhǔn)備去那里的。應(yīng)選的一共有三個人，另外兩個是他在劍橋大學(xué)的同學(xué)，其中一個還是中學(xué)的同學(xué)。三個人里究竟應(yīng)該取誰，當(dāng)局決定通過考試來決定。要是論學(xué)問，麥克斯韋穩(wěn)拿第一，但是比口才，他吃虧了?？荚嚱Y(jié)果，麥克斯韋名列最后，連主考人對他的講課能力都表示懷疑。當(dāng)時一家愛丁堡雜志評論這件事，也很替他惋惜。俗話說：“塞翁失馬，安知非?！?，麥克斯韋沒有被愛丁堡大學(xué)選中，自然是件憾事，但是他卻因為這個轉(zhuǎn)到了皇家學(xué)院，完成了一生中最重要的貢獻(xiàn)。麥克斯韋在阿伯丁的四年時間里，一直懷著一樁心事，就是想用數(shù)學(xué)工具表達(dá)法拉第的學(xué)說。他的這個愿望，1855年只開了個頭就擱下了。就是在研究土星的苦戰(zhàn)中，只要見到有關(guān)電磁學(xué)方面的文章，也都會引起他密切的關(guān)注。他經(jīng)常給法拉第寫信，探索電磁的奧秘。他的案頭一直擺著《電學(xué)實驗研究》。每次打開這部輝煌的巨著，他的情緒就十分激動。法拉第，這位他當(dāng)時還沒有見過的偉人，給物理學(xué)描繪了一幅多么形象的圖畫啊！電、磁、光、力線、波動??在它們背后隱藏著什么規(guī)律呢？麥克斯韋到倫敦以后特地拜訪法拉第。這是一次難忘的會晤。青年物理學(xué)家遞上名片，不一會兒，法拉第面帶微笑地走了出來。這位實驗大師已經(jīng)年近七旬，兩鬢斑白。他同麥克斯韋一見如故，親切地交談起來。這兩位偉人，他們不但在年齡上相差40歲，而且在性格、愛好、特長等方面也迥然不同，可是他們對物質(zhì)世界的看法卻產(chǎn)生了共鳴。這真是奇妙的結(jié)合：法拉第快活、和藹，麥克斯韋嚴(yán)肅、機(jī)智。老師是一團(tuán)溫暖的火，學(xué)生像一把鋒利的劍。麥克斯韋不善于辭令，法拉第演講起來卻是娓娓動聽。一個不精通數(shù)學(xué)，另一個卻對數(shù)學(xué)運(yùn)用自如。兩個人的科學(xué)方法也恰好相反：法拉第主要是實驗探索，麥克斯韋擅長理論概括?？梢哉f，他們在許多方面是互相補(bǔ)充的；愛因斯坦曾經(jīng)把他們稱做一對，說他們就像伽利略和牛頓一樣，相輔相成。麥克斯韋自己也談到過這一點(diǎn)：“因為人的心靈各有它不同的類型，科學(xué)的真理也就應(yīng)該用種種不同的形式表現(xiàn)，不管它是用具有生動的物理學(xué)色彩的定性形式出現(xiàn)，還是用樸素?zé)o華的一種符號表示出現(xiàn)，它都應(yīng)該被當(dāng)做是同樣科學(xué)的。”這話自然是對的，字里行間流露出對法拉第的尊敬。不過，不同的科學(xué)方法，發(fā)掘科學(xué)的深度卻常常不同。法拉第用直觀而形象的方式表達(dá)的真理，麥克斯韋最后用驚人的數(shù)學(xué)才能把它總結(jié)出來，并且提到理論的高度，所以他的認(rèn)識就更深刻，更透入事物的本質(zhì)，因此更帶有普遍性。4年以前，法拉第曾經(jīng)稱贊過《論法拉第的力線》這篇論文，他沒有料到論文的作者竟這樣年輕。當(dāng)麥克斯韋征求他對論文的看法的時候，法拉第說：“我不認(rèn)為自己的學(xué)說一定是真理，但是你是真正理解它的人?！薄跋壬芙o我指出論文的缺點(diǎn)嗎？”麥克斯韋謙虛地說。“這是一篇出色的論文?！狈ɡ诔了嫉卣f，“但是，你不應(yīng)該停留在用數(shù)學(xué)來解釋我的觀點(diǎn)，你應(yīng)該突破它！”法拉第的話像一盞明燈，照亮了青年物理學(xué)家麥克斯韋前進(jìn)的道路。他馬上用最大的熱情投入新的戰(zhàn)斗。他設(shè)計了一個理論模型，試圖對法拉第的力線觀念作進(jìn)一步探討。這個模型完全建立在機(jī)械結(jié)構(gòu)的類比上，有人稱它是“以太模型”，現(xiàn)在看上去既枯燥又很不好懂。一位英國現(xiàn)代科學(xué)史家，用了整頁篇幅也沒有說清楚。事實上，麥克斯韋在晚期的著作里也舍棄了這個模型。奇怪的是，麥克斯韋

29竟把它當(dāng)作跳板，成功地登上了真理的彼岸。大廈終于落成在討論以太模型的時候，麥克斯韋對自己發(fā)現(xiàn)的一個重要事實引起了極大的注意。他分析了法拉第對電介質(zhì)的研究以后，確認(rèn)在電場變化著的電介質(zhì)中，也存在電流，他把這稱做“位移電流”。另外，他還計算出這種電流的速度。麥克斯韋驚奇地發(fā)現(xiàn)：位移電流的速度恰好等于光速！這是偶然的巧合嗎？天下哪有這樣的巧事。他興奮得幾天都沒有睡好覺，妻子幫他仔細(xì)核對了好幾遍，數(shù)據(jù)確實沒有差錯。這意味著他計算出了電磁波的傳播速度同光速是相等的，這是個非常了不起的發(fā)現(xiàn)，盡管他當(dāng)時還沒有完全意識到這一點(diǎn)。幾天后，他寫信給法拉第報告了這個結(jié)果。他在信里說，他計算出的電磁波的傳播速度是“每秒310740公里”，而“12年以前菲索（1819～1896）用直接實驗測定的光速，卻是每秒314858公里！”信寄出的時間是1861年10月19日。法拉第有沒有給他回信，史料上沒有記載。但是毫無疑問，正是這個發(fā)現(xiàn)，促使麥克斯韋4年以后斷定光就是電磁波。1862年，麥克斯韋在英國《哲學(xué)雜志》第4卷23期上，發(fā)表了第二篇電磁學(xué)論文《論物理學(xué)的力線》。文章一登出來，立刻引起了廣泛的注意。英國著名物理學(xué)家、電子的發(fā)現(xiàn)人約瑟夫·湯姆遜后來回憶說：“我到現(xiàn)在還清晰地記得那篇論文。當(dāng)時，我還是一個18歲的孩子，一讀到它，我就興奮極了！那是一篇非常長的文章，我竟把它全部抄下來了?！边@的確是一篇劃時代的論文，它同1855年的《論法拉第的力線》相比，有了質(zhì)的飛躍。論文不再是法拉第觀點(diǎn)的單純數(shù)學(xué)翻譯，而是作了重大的引申和發(fā)展。其中具有決定意義的一步，是引進(jìn)了“位移電流”的概念。這以前，包括法拉第在內(nèi)，人們討論電流產(chǎn)生磁場的時候，指的總是傳導(dǎo)電流，也就是在導(dǎo)體中自由電子運(yùn)動所形成的電流。麥克斯韋在研究中感到這個舊概念存在很大的矛盾。比如在連接交變電源的電容器中，電介質(zhì)里并不存在自由電荷，也就是沒有傳導(dǎo)電流，但是磁場卻同樣存在。麥克斯韋經(jīng)過反復(fù)思考和分析，毅然指出，這里的磁場是由另一種類型的電流形成的，這種電流在任何電場變化著的電介質(zhì)中都存在，它和傳導(dǎo)電流一起，形成了閉合的總電流。麥克斯韋通過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，求出了表示這種電流的方程式，把它稱做位移電流。從理論上引出位移電流的概念，實在是電磁學(xué)上繼法拉第電磁感應(yīng)以后的一項重大突破。根據(jù)這個科學(xué)假設(shè)，麥克斯韋推導(dǎo)出兩個高度抽象的微分方程式（方程式直到1865年才最后完善），這就是著名的麥克斯韋方程式。這組方程式，從兩方面發(fā)展了法拉第的成就。一是位移電流，它表明不但變化著的磁場產(chǎn)生電場，而且變化著的電場也產(chǎn)生磁場；二是方程式不但完滿地解釋了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，而且還在理論上進(jìn)行了總結(jié)。就是凡是有磁場變化的地方，它的周圍不管是導(dǎo)體或者電介質(zhì)，都有感應(yīng)電場存在。經(jīng)過麥克斯韋創(chuàng)造性的總結(jié)，電磁現(xiàn)象的規(guī)律，終于被他用不可動搖的數(shù)學(xué)形式揭示出來。電磁學(xué)到這時才開始成為一種科學(xué)的理論。在自然科學(xué)史上，只有當(dāng)某一種科學(xué)達(dá)到了高峰，才可能用數(shù)學(xué)表示成定律形式。這些定律不但能夠解釋已知的物理現(xiàn)象，而且還可以揭示出某些

30還沒有發(fā)現(xiàn)的東西。正像牛頓的萬有引力定律預(yù)見了海王星一樣，麥克斯韋在《論物理學(xué)的力線》中，預(yù)見了電磁波的存在。他指出，既然交變的電場會產(chǎn)生交變的磁場，交變的磁場又會產(chǎn)生交變的電場，那么，這種交變的電磁場就會用波的形式向空間散布開去。當(dāng)時，麥克斯韋才31歲，這是他一生中最輝煌的一年。麥克斯韋繼續(xù)向電磁學(xué)領(lǐng)域的深度進(jìn)軍。1865年，他發(fā)表了第三篇電磁學(xué)論文《電磁場動力學(xué)》。論文發(fā)表在《倫敦皇家學(xué)會學(xué)報》上。在這篇重要文獻(xiàn)中，麥克斯韋方程的形式更完善了。他采用法國數(shù)學(xué)家、力學(xué)家拉格朗日（1736～1813）和愛爾蘭數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家哈密頓（1805～1865）創(chuàng)立的數(shù)學(xué)方法，由那組方程式直接推導(dǎo)出了電場和磁場的波動方程，電磁波的傳播速度根據(jù)那個波動方程的系數(shù)計算，正好等于光速！這同麥克斯韋4年以前推算的那個比值完全一樣。直到這個時候，電磁波的存在是確定無疑的了！因此他大膽斷定，光也是一種電磁波。法拉第當(dāng)年關(guān)于光的電磁理論的朦朧猜想，就這樣由麥克斯韋變成了科學(xué)的理論。法拉第和麥克斯韋的名字，從此聯(lián)系在一起，就跟伽利略和牛頓的名字一樣，在物理學(xué)上永放光彩。麥克斯韋在倫敦皇家學(xué)院總共任教5年。這5年是他一生中的多產(chǎn)時期。除了建立電磁理論以外，他在分子物理學(xué)、氣體動力學(xué)上也都有貢獻(xiàn)。1865年，麥克斯韋正式宣布光的電磁學(xué)以后不久，就辭去皇家學(xué)院的教席，回到他的家鄉(xiāng)格倫萊莊園系統(tǒng)地總結(jié)研究成果，撰寫電磁學(xué)專著。經(jīng)過幾年苦干，他寫的《電磁學(xué)通論》在1873年問世。這是一部電磁理論的經(jīng)典著作，麥克斯韋系統(tǒng)地總結(jié)了19世紀(jì)中葉前后，庫侖、安培、奧斯特、法拉第和他本人對電磁現(xiàn)象的研究成果，建立了完整的電磁理論。這部巨著的重大意義，完全可以同牛頓的《數(shù)學(xué)原理》（力學(xué)）和達(dá)爾文的《物種起源》（生物學(xué)）相比較，它也是人類智慧的結(jié)晶。電磁理論的宏偉大廈，經(jīng)過幾代人的努力，巍然矗立起來了！《電磁學(xué)通論》的出版成了當(dāng)時物理學(xué)界的一件大事。當(dāng)時麥克斯韋已經(jīng)回到劍橋大學(xué)任教，他的朋友和學(xué)生對這部書已經(jīng)期待很久了。人們爭先恐后地到書店里去購買，第一版幾天就賣完了。最后的評價《電磁學(xué)通論》雖然一搶而空，但是真正讀懂的人卻寥寥無幾。不久，就聽到有人批評它艱深難懂。當(dāng)然，高度抽象的麥克斯韋微分方程，畢竟不像2×2=4那么簡單。單是兩個公式、幾個數(shù)學(xué)符號，就包羅了電荷、電流、電磁、光等自然界一切電磁現(xiàn)象的規(guī)律，這在一般人看來，確實是不可思議的。另外，還有一個更主要的原因，就是從麥克斯韋宣布他的理論以后，一直沒有人發(fā)現(xiàn)電磁波。而能否證明有電磁波存在，是檢驗麥克斯韋理論的關(guān)鍵。因此許多物理學(xué)家都抱著懷疑態(tài)度。就連從前熱情鼓勵麥克斯韋的威廉·湯姆生，也不敢肯定麥克斯韋的預(yù)言是否可靠。麥克斯韋的電磁理論，在物理學(xué)上有劃時代的意義。遺憾的是，麥克斯韋本人沒有能夠證實自己的理論（在一定程度上可以說是“沒有去證實”）。這有客觀原因，也有主觀原因。由于環(huán)境和工作條件的限制，麥克斯韋一直沒有更多的機(jī)會從事電磁實驗。熱力學(xué)和分子物理學(xué)的研究，耗去了他大部分時間和精力。再有，他主要是個理論物理學(xué)家。就像他的學(xué)生弗萊明（1849～

311945）后來所說的那樣，“他從理論上預(yù)言了電磁波的存在，但是好像從來沒有想到過要用什么實驗去證明它?！狈ɡ谝惠呑佣紱]有離開過實驗，可以說沒有實驗就沒有法拉第。麥克斯韋恰好相反，他只是在倫敦的5年里進(jìn)行了一些有限的實驗，而且多半是氣體動力學(xué)方面的。他的寓所，靠近屋頂?shù)牡胤接幸婚g狹長的閣樓，那就是他的實驗室。他的妻子常常給他當(dāng)助手，生火爐，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，條件相當(dāng)簡陋。后來在皇家學(xué)院實驗室里，他作過一些電學(xué)實驗，也多只是測定標(biāo)準(zhǔn)電阻這一類工作?！峨姶艑W(xué)通論》完成以后，麥克斯韋忙著籌建卡文迪許實驗室，整理卡文迪許（1731～1810）的遺著。由于以上這些原因，電磁理論問世以后，在相當(dāng)長的時間里沒有得到承認(rèn)。最初只有劍橋大學(xué)的一些青年物理學(xué)家支持它。許多人，包括一批有威望的科學(xué)家，對還沒有被證明的新理論，都采取觀望態(tài)度。勞厄（1879～1960）在《物理學(xué)史》中曾經(jīng)這樣評論說：“盡管麥克斯韋理論具有內(nèi)在的完美性，并且和一切經(jīng)驗相符合，但是只能逐漸地被物理學(xué)家們接受。它的思想太不平常了，甚至像赫爾姆霍茨和波爾茨曼（1844～1906）這樣有異常才能的人，為了理解它也花了幾年的力氣。”幾個春秋過去了。麥克斯韋把他的心血默默地獻(xiàn)給了卡文迪許實驗室。這座實驗室在1872年破土，到1874年完工。修建經(jīng)費(fèi)是一位鼓勵科學(xué)的公爵捐贈的。為了增添儀器，麥克斯韋也拿出了自己不多的積蓄。在整個籌建過程中，從設(shè)計、施工、儀器購置，直到大門上的題詞，麥克斯韋都親自過問。它是實驗室的創(chuàng)建人，也是第一任主任。后來相繼接替他的是瑞利（1842～1919）和約瑟夫·湯姆遜，湯姆遜以后是盧瑟福（1871～1937），他們都是世界第一流的物理學(xué)家。這座實驗室開花結(jié)果的時期在20世紀(jì)。大批優(yōu)秀的科學(xué)人才，尤其是原子能物理方面的人才，都是從這里培養(yǎng)出來的。麥克斯韋最后幾年的主要工作，是整理卡文迪許留下的大量資料。這項由公爵委托給他的任務(wù)，工作相當(dāng)繁重?？ㄎ牡显S是18世紀(jì)一位性情怪僻的英國著名物理學(xué)家和化學(xué)家。他曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)氫氣，確實水的化學(xué)組成，第一個計算地球的質(zhì)量，在靜電學(xué)上也很有研究。他終身未娶，為人靦腆，喜歡離群索居，死后留下二十多扎沒有發(fā)表的科學(xué)手稿，大多涉及數(shù)學(xué)和電學(xué)，其中不少很有價值的東西埋沒了幾乎半個世紀(jì)。整理這些資料是一件非常細(xì)致而困難的工作，麥克斯韋為了完成這項工作，作出了很大的犧牲：他放棄了自己的研究，耗盡了精力。除了卡文迪許實驗室的日常事務(wù)以外，麥克斯韋每學(xué)期都要主講一門課，內(nèi)容是電磁學(xué)或者熱力學(xué)。他在講臺上熱心地宣傳電磁理論，推廣新學(xué)說?？上牨姴欢唷Ｋ緛砭筒簧朴谥v演，更何況電磁理論是那樣的高深，同傳統(tǒng)的物理學(xué)大相徑庭呢！1878年5月，他舉行了一次有關(guān)電話的科普講演。電話當(dāng)時還是新事物，剛剛破土而出。1875年貝爾發(fā)明電話，第二年取得專利，1877年愛迪生公布阻抗式送話器。這些人類電信史上的新發(fā)明，引起了麥克斯韋莫大的興趣?？赡?，他當(dāng)時已經(jīng)預(yù)感到，他的理論總有一天會給這些發(fā)明插上雙翅，傳遍全球。麥克斯韋后期的生活充滿了煩惱。他的學(xué)說沒有人理解，妻子又久病不愈。這雙重的不幸，壓得他精疲力盡。妻子生病以后，整個家庭生活的秩序都亂了。麥克斯韋對妻子一向體貼入微，為了看護(hù)妻子，他曾經(jīng)整整三個星期沒有在床上睡過覺。盡管這樣，他的講演，他的實驗室工作，卻從來沒有

32中斷過。過分的焦慮和勞累，終于損害了他的健康。同事們注意到這位無私的科學(xué)家在漸漸地消瘦下去，面色也越來越蒼白。但是，他還是那樣頑強(qiáng)地工作。1879年是麥克斯韋生命的最后一年。這一年的春天來得很晚，也格外冷。他的健康明顯惡化，但是他仍然堅持不懈地宣傳電磁理論。這時，他的講座只有兩個聽眾。一個是美國來的研究生，另一個就是后來發(fā)明電子管的弗萊明。這是一幕多么令人感嘆的情景??！空曠的階梯教室里，只在頭排坐著兩個學(xué)生。麥克斯韋夾著講義，照樣步履堅定地走上講臺，他面孔消瘦，目光閃爍，表情嚴(yán)肅而莊重。仿佛他不是在向兩個聽眾，而是在向全世界解釋自己的理論。1879年11月5日，麥克斯韋患癌癥去世，終年只有49歲。物理學(xué)史上一顆可以同牛頓交相輝映的明星殞落了。他正當(dāng)壯年就不幸夭折，這是非?？上У?。他的理論為近代科學(xué)技術(shù)開辟了一條嶄新的道路，可是他的功績，在他活著的時候卻沒有得到人們重視。麥克斯韋的一生，是咤叱風(fēng)云的一生，也是自我犧牲的一生。這位科學(xué)巨匠生前的榮譽(yù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及法拉第，直到他死后許多年，在赫茲證明了電磁波存在以后人們才意識到，并且公認(rèn)他是“牛頓以后世界上最偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家”。

33錢三強(qiáng)名字的由來錢三強(qiáng)出生在1913年。起初他父親錢玄同給他起的名字叫錢秉穹，但為什么以后改名叫錢三強(qiáng)呢？這得從頭說起。錢三強(qiáng)出生在一個書香世家。父親錢玄同，不滿4歲就開始天天站在祖父的書桌前認(rèn)字背書。青年時代，他留學(xué)日本早稻田大學(xué)師范學(xué)習(xí)?；貒?，先在一些著名的中學(xué)任國文教員，后到北京擔(dān)任北京高等師范學(xué)校和北京大學(xué)教授，是我國近代著名語言文字學(xué)家。他由于接受了章太炎、秋瑾等革命黨人的思想影響，竭力主張推翻清朝統(tǒng)治。隨后他又與陳獨(dú)秀、李大釗、嚴(yán)復(fù)、胡適等一批有進(jìn)步思想的教授一起，投入了“新文化”運(yùn)動，是進(jìn)步刊物《新青年》的積極支持者和輪流編輯。在這樣的家庭環(huán)境中成長起來的錢三強(qiáng)，從小就接受了良好的教育和進(jìn)步思想的熏陶。為培養(yǎng)錢三強(qiáng)，在他7歲時，父親送他進(jìn)了由蔡元培、李石曾、沈尹默等北京大學(xué)教授們創(chuàng)辦的子弟學(xué)?！椎聦W(xué)校（孔德是法國哲學(xué)家的姓）?？椎聦W(xué)校是一所開明的新式學(xué)校。學(xué)校除抓德、智、體三育外，還強(qiáng)調(diào)美育與勞動，對音樂、圖畫、勞作課也很重視。而且孔德學(xué)校師資力量較強(qiáng)、陣容整齊，老師們的水平足以勝任高中教學(xué)工作?？梢哉f，錢三強(qiáng)童年時代得到的教育條件，是得天獨(dú)厚的。錢三強(qiáng)在這樣的環(huán)境中，接受老帥的教育，通過自己的努力，逐漸成為一個興趣廣泛的學(xué)生，對音樂、體育、美術(shù)，錢三強(qiáng)都有兩下。剛進(jìn)初中，年方13歲，就成了班上“山貓”籃球隊的隊員，在比賽中，他的拼搏精神和集體意識得到了同學(xué)們的一致好評。一次，一個體質(zhì)不如錢三強(qiáng)的比較瘦弱的同學(xué)給錢三強(qiáng)寫信，信中自稱“大弱”，而稱當(dāng)時還叫“秉穹”的他為“三強(qiáng)”。這封孩子們之間互稱綽號的調(diào)皮信，恰巧被秉穹的父親錢玄同看見了?！澳愕耐瑢W(xué)為什么叫你‘三強(qiáng)’呀？”錢玄同風(fēng)趣地問道?！八形摇龔?qiáng)’，是因為我排行老三，喜歡運(yùn)動，身體強(qiáng)壯，故就稱我為‘三強(qiáng)’?！北氛J(rèn)真地回答了父親的詢問。錢玄同先生一聽，連聲叫好。他說：“我看這個名字起得好，但不能光是身體強(qiáng)壯，‘三強(qiáng)’可以解釋為立志爭取德、智、體都進(jìn)步?！痹诟赣H的肯定下，從此，“錢秉穹”就正式改名為“錢三強(qiáng)”了。人生轉(zhuǎn)折點(diǎn)1929年，錢三強(qiáng)在父親的支持下考入了北京大學(xué)理科預(yù)科，同時還聽本科的課程。吳有訓(xùn)教授的近代物理學(xué)、薩本棟教授的電磁學(xué)吸引著錢三強(qiáng)。兩位學(xué)者的博學(xué)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神也深深教育著錢三強(qiáng)?？茖W(xué)的發(fā)展，給變化萬千的世界增添了色彩。三強(qiáng)決定學(xué)習(xí)物理，報考了清華大學(xué)物理系，求讀在吳有訓(xùn)教授門下。清華大學(xué)享譽(yù)國內(nèi)外，培養(yǎng)出一代代優(yōu)秀學(xué)子、國家的棟材。校內(nèi)充滿濃厚的學(xué)術(shù)空氣，教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)風(fēng)端正，激勵著三強(qiáng)以頑強(qiáng)的精神，刻苦攻讀。他以吳有訓(xùn)教授的作風(fēng)為楷模，

34吳教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神與教學(xué)方法滋潤著三強(qiáng)的心田。1936年錢三強(qiáng)以畢業(yè)論文90分的優(yōu)異成績畢業(yè)。經(jīng)吳有訓(xùn)教授的推薦，錢三強(qiáng)大學(xué)畢業(yè)后，便到北平研究院物理研究所著名的物理學(xué)家嚴(yán)慈濟(jì)所長的手下做一名助理員，從事分子光譜方面的研究工作。錢三強(qiáng)能在這樣的高師手下工作，心中感到無比欣慰。剛剛開始工作，嚴(yán)老師交給他做一些服務(wù)性的工作和管理圖書。錢三強(qiáng)不因工作的繁雜細(xì)小而敷衍了事，而是認(rèn)真完成老師交給的每項工作，把圖書館管理得井井有序，受到大家稱贊。人家照相，他就幫助沖洗、放大，還用照相底版做分析研究工作。漸漸地錢三強(qiáng)能夠獨(dú)立地、熟練地進(jìn)行照相底片的分析，并掌握了照相技術(shù)。一個周末的下午，同學(xué)們都離開了實驗室，只剩下錢三強(qiáng)一個人留在那里做分子光帶分析。從南京開會回來的嚴(yán)老師進(jìn)了實驗室，看錢三強(qiáng)仍在聚經(jīng)會神地工作，又看了看分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，與國外的資料數(shù)據(jù)大致相同，心中無比高興。他更加喜歡這位年輕人了。一天，錢三強(qiáng)在圖書館查資料，嚴(yán)教授匆匆走來對他說：“你會法語嗎？”錢三強(qiáng)說：“初中學(xué)過。”“還記得嗎？”“忘了不少，查查字典能查資料?！薄澳呛?，我考考你?！眹?yán)教授說著，便從書架上拿出一本法文雜志：“你念一段，再翻譯過來?！卞X三強(qiáng)按著老師的話去做了。嚴(yán)老師很滿意地說：“還行嘛?！边@時才告訴他：“中法教育基金會，要招考公費(fèi)留學(xué)生，你把手中的工作整理一下，用主要精力準(zhǔn)備迎接考試吧！”錢三強(qiáng)萬萬沒有想到會有這個好機(jī)會，他從心里感激自己的老師。時間緊迫，10年沒有讀的法語，要盡快撿起。錢三強(qiáng)下定決心，要克服困難，認(rèn)真地準(zhǔn)備應(yīng)考?？荚囃瓴痪?，嚴(yán)老師興致勃勃地告訴他：“你考取了，考得不錯。”錢三強(qiáng)收拾行李，就要離開生他養(yǎng)他的土地，就要離開重病在身的父親，離開關(guān)心他撫育他的老師，他依依不舍。蘆溝橋事變爆發(fā)，國難當(dāng)頭，又增加了他心頭的沉重。他猶豫不決，不忍離開自己的故土。父親忍著離別的痛苦勸導(dǎo)他：“這是一次難得的學(xué)習(xí)機(jī)會，你學(xué)的東西會對祖國有用。報效祖國，造福社會，路程遠(yuǎn)得很哩！男兒立志，不能只顧近憂啊！”1937年8月的一天，一艘遠(yuǎn)洋客輪載著錢三強(qiáng)，離開了上海港，駛向了波濤洶涌的大海。出洋求學(xué)人的一生有幾個11年？然而，錢三強(qiáng)的這11年，是收獲巨大的11年，是決定他一生的11年，也是他難忘的11年。1937年9月，錢三強(qiáng)在導(dǎo)師嚴(yán)教授的引薦下，來到巴黎大學(xué)鐳學(xué)研究所居里實驗室攻讀博士學(xué)位。該實驗室是居里夫人創(chuàng)建的，居里夫人謝世后，由錒的發(fā)現(xiàn)者德比愛納教授任主任。但是實際上是居里夫人的大女兒伊萊納主持。伊萊納·約里奧—居里夫人就是錢三強(qiáng)的導(dǎo)師。伊萊納像她的慈母居里夫人一樣，潛心于科學(xué)研究，忘我勤奮，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，品格高尚，待人謙和、熱忱。在這樣一個導(dǎo)師的教導(dǎo)下學(xué)習(xí)，的確是一個難得的好機(jī)會。錢三強(qiáng)的住處距實驗室較遠(yuǎn)。每天，天蒙蒙亮，錢三強(qiáng)就起床，匆匆吃

35點(diǎn)東西，趕乘地鐵，到實驗室，一直很晚才回住處。每天堅持十幾個小時的工作學(xué)習(xí)，錢三強(qiáng)并不覺得辛苦與單調(diào)，反而感到特別的充實愉快。錢三強(qiáng)在實驗室里主要是做“物理”工作，而放射源是要用化學(xué)方法制備的。因此，他很希望兼作“化學(xué)”工作。一天，約里奧—居里夫人問錢三強(qiáng)：“錢先生，那位化學(xué)師你不是認(rèn)識嗎？如果你回國做放射源，就需要學(xué)會‘化學(xué)’工作，你就去和她學(xué)學(xué)吧！”錢三強(qiáng)心里十分高興，他想導(dǎo)師為我想得多么周到！于是欣然答應(yīng)了。化學(xué)師葛勤黛夫人是一位有名望的科學(xué)技術(shù)專家。她放手讓錢三強(qiáng)獨(dú)立做釙的放射源。錢三強(qiáng)一絲不茍仿效著化學(xué)師的方法開始工作?；瘜W(xué)師每隔一段時間便過來詢問指導(dǎo)。接著，又連續(xù)讓他做了4個放射樣品。做完后，化學(xué)師幫助錢三強(qiáng)測完放射源的強(qiáng)度，并告訴錢三強(qiáng)：“成了，3個基本一樣，1個略微差一點(diǎn)，但在允許誤差范圍內(nèi)。”化學(xué)師的評價，對錢三強(qiáng)的工作做了肯定。而他的勤奮與好學(xué)，又贏得了化學(xué)師和同伴們的信任，同時也使他獲得了真誠的合作。這一來就大大拓寬了他的科學(xué)研究領(lǐng)域。不久，他寫出30多篇科研論文。為了使錢三強(qiáng)有更多的學(xué)習(xí)機(jī)會，約里奧—居里夫人又提議，讓錢三強(qiáng)到其丈夫約里奧先生主持的法蘭西學(xué)院的原子核化學(xué)研究所學(xué)習(xí)，并允許他一段時間在這里工作，一段時間到那里工作。在約里奧先生實驗室工作，不僅向先生學(xué)到科學(xué)技術(shù)，還學(xué)到他的科學(xué)思想、科學(xué)道德。這使錢三強(qiáng)受益終生。1939年1月的一天，約里奧教授讓錢三強(qiáng)看一張照片，原來這是一張用云霧室拍下的鈾受中子轟擊后產(chǎn)生裂變的碎片的照片。這是當(dāng)時第一張直接顯示裂變現(xiàn)象的照片，是十分珍貴的。不久，約里奧—居里夫人又邀請錢三強(qiáng)和她合作證明核裂變理論。在兩位導(dǎo)師的指導(dǎo)下，錢三強(qiáng)很快完成了博士論文——《α粒子與質(zhì)子的碰撞》。1940年錢三強(qiáng)獲得了法國國家博士學(xué)位。錢三強(qiáng)是幸運(yùn)者，能在兩位世界第一流科學(xué)家的教誨下學(xué)習(xí)、工作，使他很快進(jìn)入了科學(xué)研究的前沿，還使他親眼目睹了人類一次偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)——核裂變。1946年春，錢三強(qiáng)與他的同行合作，經(jīng)過反復(fù)實驗，終于發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂和四分裂。這一發(fā)現(xiàn)不僅反映了鈾核特點(diǎn)，而且使人類能進(jìn)一步探討核裂變的普遍性。導(dǎo)師約里奧驕傲地說：“這是第二次世界大戰(zhàn)后，他的實驗室的第一個重要的工作?！睘榇?，1946年底，錢三強(qiáng)榮獲法國科學(xué)院亨利·德巴微物理學(xué)獎。1947年升任法國國家科學(xué)研究中心研究導(dǎo)師。報國習(xí)切11年的勤奮使錢三強(qiáng)獲得了最高的獎賞，也贏得了留法中國人中學(xué)術(shù)水平最高的地位。在這樣優(yōu)越的工作條件和生活條件下，他卻要回國。1948年，錢三強(qiáng)找到了中共駐歐洲的負(fù)責(zé)人劉寧一，提出要求回國的心愿。劉寧一鼓勵他，“回國大有作為。”錢三強(qiáng)也把自己要回國的打算告訴了導(dǎo)師約里奧。聽了學(xué)生的要求，身為法國共產(chǎn)黨員的約里奧滿意地說：“要是我，也會作出這樣的決定?！卞X三強(qiáng)又去向約里奧的夫人話別。約里奧—居里夫人語重心長地說：“我倆經(jīng)

36常講，要為科學(xué)服務(wù)，科學(xué)要為人民服務(wù)，希望你把這兩句話帶回去吧！”導(dǎo)師的話，成為他一生的座右銘。錢三強(qiáng)臨行前，兩位導(dǎo)師在自己的花園里為錢三強(qiáng)夫婦餞行。1948年5月錢三強(qiáng)和他的夫人何澤慧，抱著剛半歲的女兒，帶著豐碩的科研成果，帶著導(dǎo)師的重托和法國同行的深情厚意，離開了巴黎回國。還隨身帶著一份珍貴的文件，這就是導(dǎo)師給錢三強(qiáng)在法國學(xué)習(xí)與工作的鑒定。鑒定是這樣寫的：“錢先生表現(xiàn)出科研人員所具有的特殊素質(zhì)，在我們共事期間，他的這些素質(zhì)又進(jìn)一步得到加強(qiáng)。他已完成了大量的研究工作，其中有些是非常重要的。他心智敏慧，對科學(xué)既有滿腔熱忱，又有首創(chuàng)精神。我們可以毫不夸張地說，在我們實驗室學(xué)習(xí)并在我們領(lǐng)導(dǎo)下工作的同一代科學(xué)家中，他是最優(yōu)秀的。我們曾委托他領(lǐng)導(dǎo)幾批研究人員，他用自己的才華出色地完成了這項困難的任務(wù)，并受他的法國和外國學(xué)生的愛戴。”“我們的國家對于錢先生的才干業(yè)已承認(rèn)，并先后賦予他重任，先是任命他為國家科學(xué)研究中心的研究員，接著又聘任他為研究導(dǎo)師。他同時也是法蘭西科學(xué)獎的獲得者?！薄板X先生還是一位優(yōu)秀的組織者。他具備了研究組織工作的領(lǐng)導(dǎo)者所特有的精神、科學(xué)和技術(shù)素質(zhì)。”1948年夏，錢三強(qiáng)帶著法國朋友的友誼和祖國人民的殷切期望，回到了闊別了11年的祖國，邁上了新的里程。為了祖國1949年3月的一天，錢三強(qiáng)忽然接到一個通知，他要作為代表到巴黎出席保衛(wèi)世界和平大會。錢三強(qiáng)想：這次去巴黎開會如果能遇到約里奧—居里老師，請他代為訂購一些原子核科學(xué)研究的儀器設(shè)備，以及圖書資料該有多好。錢三強(qiáng)抱著試試看的心理，向代表團(tuán)聯(lián)系人提出，需要約20萬美元。4天后，錢三強(qiáng)接到電話，請他到中南海。在中南海，等候錢三強(qiáng)的是中央統(tǒng)戰(zhàn)部部長李維漢，他熱情接待了錢三強(qiáng)，并說：“三強(qiáng)，你的想法很好，中央研究過了，決定給予支持。清查了一下國庫，還有一部分美金，先撥5萬美元供你使用??”聽了李部長的話，錢三強(qiáng)心里久久不能平靜，他埋怨自己太書生氣。戰(zhàn)爭還沒有結(jié)束，城市要建設(shè)，農(nóng)村要發(fā)展，國家經(jīng)濟(jì)困難??哪有那么多外匯呢？不久，錢三強(qiáng)拿到了為發(fā)展原子核科學(xué)事業(yè)的美元現(xiàn)鈔，心中萬分激動、興奮。他深深地曉得這美元是經(jīng)歷了火與血的戰(zhàn)亂，是剛剛從潮濕的庫洞中取出來的，是來之不易的。拿著這沉甸甸的美元，錢三強(qiáng)思緒萬千，深深感到科學(xué)工作任重而道遠(yuǎn)。中國科學(xué)院近代物理研究所成立后，錢三強(qiáng)先后擔(dān)任了副所長、所長職務(wù)。1955年1月14日，錢三強(qiáng)和地質(zhì)學(xué)家李四光應(yīng)周總理召見來到了總理辦公室。周總理聽取了李四光介紹我國鈾礦資源的勘探情況，又聽取了錢三強(qiáng)介紹原子核科學(xué)技術(shù)研究狀況。周總理全神貫注地聽完后，提出了有關(guān)問題。最后告訴錢三強(qiáng)和李四光，回去好好準(zhǔn)備，明天毛主席和中央其他領(lǐng)導(dǎo)要聽取這方面情況，可以帶些鈾礦和簡單的儀器，做現(xiàn)場演示。第二天，錢三強(qiáng)和李四光來到中南海的一間會議室，里面已經(jīng)坐著許多熟悉的領(lǐng)導(dǎo)人，有毛主席、劉少奇、周恩來、朱德、陳云、鄧小平、彭德懷

37等。這是一次專門研究發(fā)展我國原子能的中共中央書記處擴(kuò)大會議會議開始了，毛主席開宗明義：“今天，我們做小學(xué)生，就原子能問題，請你們來上課?！崩钏墓庀戎v了鈾礦資源以及與原子能的關(guān)系。錢三強(qiáng)匯報了幾個主要國家原子能發(fā)展的概況和我國這幾年做的工作，并做了演示。大家看著實驗，會場十分活躍。主席點(diǎn)上了一支煙，開始做總結(jié)：我們的國家，現(xiàn)在已經(jīng)知道有鈾礦，進(jìn)一步勘探，一定會找到更多的鈾礦來。我們也訓(xùn)練了一些人，科學(xué)研究也有了一定基礎(chǔ)，創(chuàng)造了一定條件。過去幾年，其他事情很多，還不來及抓這件事。這件事總是要抓的，現(xiàn)在到時候了，該抓了。只要排上日程，認(rèn)真抓一下，一定可以搞起來。會后，大家用飯，毛主席舉起酒杯站起來大聲說：為我國原子能事業(yè)的發(fā)展，大家共同干杯。1959年6月26日蘇共中央來信，拒絕提供原子彈的有關(guān)資料及教學(xué)模型。8月23日，蘇聯(lián)又單方面終止了兩國簽定的新技術(shù)協(xié)定，撤走了全部專家，還諷刺：“中國人20年也搞不出原子彈，只能守著一堆廢鋼鐵。”諷刺變動成了動力，憤怒化作力量。中國科技工作者沒有被嚇倒?！白约簞邮?，從頭做起，準(zhǔn)備用8年時間，拿出自己的原子彈”成了中國人民的誓言。錢三強(qiáng)作為原子核物理專家，和無數(shù)科學(xué)工作者一樣，在困難面前沒有低頭，組織起數(shù)萬名科學(xué)工作者及技術(shù)工人，向研制第一顆原子彈進(jìn)軍。在蘇聯(lián)專家撤走后，周光召在國外召集數(shù)十名海外專家、學(xué)子，聯(lián)名請求回國參戰(zhàn)。他們歸國后先后參與主持了理論的研究與實驗研究工作。為了研究一種擴(kuò)散分離膜，由錢三強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)成立了攻關(guān)小組，經(jīng)過4年的努力研究成功，成為繼美、蘇、法之后第4個能制造擴(kuò)散分離膜的國家。同時成功地研制了我國第一臺大型通用計算機(jī)，成功地承擔(dān)了第一顆原子彈內(nèi)爆分析和計算工作。在原子彈的整個研制過程中，浸透了錢三強(qiáng)的智慧與心血。他不僅為原子彈的研制做出了貢獻(xiàn)，也為我國原子能科學(xué)事業(yè)的發(fā)展嘔心嚦血，為培養(yǎng)我國原子能科技隊伍立下了不朽的功勛。

38牛頓從“低能兒”到少年發(fā)明家距今300多年前，英國一座山村住宅里，誕生了一個體重僅僅3磅的嬰兒。接生婆和熱心幫忙的人嘀咕著：“我看，孩子沒什么存活的希望，但既然生下來了，也就只好盡力而為吧！”產(chǎn)婦的不幸不僅來自這個體輕瘦弱的嬰兒，而且還來自不久前故去的丈夫，她再也按捺不住內(nèi)心的苦楚，她哭了，母親的眼淚引起了小男嬰的共鳴，他使出渾身力氣卻只能發(fā)出微弱的哭聲。這個先天不足的遺腹子就是后來成為科學(xué)巨人的牛頓。小牛頓兩歲后由外婆撫養(yǎng)，6歲時走進(jìn)鄉(xiāng)村小學(xué)。他體弱多病，性格靦腆，學(xué)習(xí)成績?nèi)嗟箶?shù)第幾，老師把他看成“低能兒”，頑皮的學(xué)生也欺侮他。但是，牛頓意志堅強(qiáng)，有一股不服輸?shù)膭蓬^。據(jù)說，一次有位功課拔尖的調(diào)皮大王朝牛頓的肚皮踢了一腳，牛頓遭凌辱后，暗自鼓起勇氣，非要從功課上超過這個小霸王不可。他告誡自己說：“無論做什么事，只要肯努力，是沒有不成功的?！苯?jīng)過刻苦學(xué)習(xí)，牛頓一躍而為全班第一名。牛頓對學(xué)校老師諷刺、嘲罵甚至鞭笞學(xué)生的行為極為不滿，他曾對外婆說：“學(xué)校是個奇怪的地方，我很討厭到學(xué)校去?！辩栉邸皩W(xué)?！边@一神圣名稱的所作所為，給牛頓幼小的心靈蒙上一層陰影。他開始把主要精力用于課余生活，他喜歡親自動手制作玩具，搞些小發(fā)明，也喜歡繪畫和作詩。在牛頓的住房里，鋸子、鑿子、刨刀、鐵錘應(yīng)有盡有。他就是借助這些工具，提高了技能，拓寬了知識，還增強(qiáng)了體質(zhì)。秋風(fēng)將樹葉和樹枝吹得飄落滿園，牛頓好奇地?fù)炱鹨桓蓸渲Γ⑺Q直地插在朝陽的地面上，他每隔一段時間趴下去看看樹枝的影子?！靶∨ｎD，該吃飯了！”外婆親切地呼叫著自己的外孫，“外婆，我想還不到吃飯的時間，至少比昨天早30分鐘?！迸ｎD十分自信地回應(yīng)著外婆的呼喚。“你怎么知道的？”“昨天在這里，今天是在這里??！”牛頓指著地面上的陰影說。冬天到了，庭園里顯得那樣沉寂和干凈，牛頓觀察“影子”的工作還沒有停止。他突然發(fā)現(xiàn)庭院角落里的幾塊大石頭，從而蒙生了新的念頭。放學(xué)以后，牛頓拿起了鑿子和錘子在一塊石頭上“吭吭”地敲鑿起來。不怕寒風(fēng)刺骨，也不顧石頭粉末濺入眼簾的痛苦，牛頓日復(fù)一日地敲鑿。善良的外婆看著外孫凍紅的小手、傷痕斑斑的臉蛋，再也抑制不住多日來積下的疑問：“小牛頓，大冷的天氣你沒完沒了地敲鑿，究意想干什么?。?？”“馬上會知道的，外婆！”牛頓頭也不轉(zhuǎn)地回答。小牛頓的耐性和自信，深深打動了外婆的心。一天中午放學(xué)后，小牛頓飛奔?xì)w來并大聲呼叫：“外婆！請來幫幫忙。”一位9歲的瘦弱少年和一位年過六旬的老婦，同心協(xié)力，成功地把一塊石頭圓盤豎立起來，并斜靠在墻上?？粗鈱O幾十天的智慧結(jié)晶，外婆綻開了笑容：“好極了！好極了！它是一個精致的日晷儀?！迸ｎD幼年時代制作的日晷儀，至今仍然原狀保存在英國柯斯達(dá)教會，并嵌裝在教堂的墻壁內(nèi)。少年的牛頓十分喜歡17世紀(jì)歐洲的風(fēng)車。在那個時候還沒有蒸汽機(jī)和發(fā)

39電機(jī)，以風(fēng)車為動力的磨粉機(jī)就很復(fù)雜了。他曾歷盡艱辛、長途跋涉去看風(fēng)車。進(jìn)入風(fēng)車磨房的牛頓，如饑似渴地觀察著機(jī)器的每個部分，他看得是那么入神，那么仔細(xì)，似乎想把機(jī)器的結(jié)構(gòu)全部印在自己的腦海里。歸途中，朋友與他說話，他竟所答非所問，全神貫注在對風(fēng)車和磨粉機(jī)結(jié)構(gòu)造型的回憶中。回到家中，牛頓一頭躲進(jìn)自己的住房，要把白天看到的一切畫在圖紙上，直至深夜這一工作才完成。他把圖張貼在墻上，心滿意足地觀賞著一天的勞動成果，在暗淡的燭光中，牛頓顯露出難得的笑容。鼠疫的影響正當(dāng)牛頓在大學(xué)這一王國里創(chuàng)立了“數(shù)學(xué)花園”，并令他陶醉在數(shù)學(xué)迷宮中的時候，英國發(fā)生了一件大事：鼠疫流行。這種令人惶恐的傳染病傳播起來非常迅速，死者成千上萬。1665年8月一個酷熱的日子，牛頓的同窗好友威爾士從倫敦返回劍橋大學(xué)。一進(jìn)宿舍，就搖著正在專心讀書的牛頓的肩膀喊著說：“事情不好了！倫敦正因鼠疫陷入大混亂！”“數(shù)學(xué)花園”的主人緩緩抬起頭來，楞楞地看著驚惶的室友：“這是倫敦的事情，與我們有什么關(guān)系？”牛頓低下頭去，仍沉緬在攻讀之中。“倫敦離我們很近?。∵@座幾十萬人口的大都市，街道上靜悄悄的不見人影，大家都躲在家里不敢外出。上周就死了7400多人?！蓖柺烤投勀慷茫動ち?。牛頓終于不得不抬起頭來，腦中卻同時想著“光的色散”和“鼠疫流行”這兩件事?？植赖暮谒啦。词笠撸╋L(fēng)暴在橫掃倫敦之后，蔓延到了劍橋，學(xué)校不得不關(guān)閉而停課。牛頓隨著逃難的隊伍回到自己的家鄉(xiāng)沃爾索浦。隨著劍橋大學(xué)的關(guān)閉，研究學(xué)問之火也暫告熄滅。有的教授和學(xué)生被鼠疫奪去了寶貴的生命，活著的人也是在鄉(xiāng)下過著無聊的生活。牛頓則不同，他在家鄉(xiāng)研究學(xué)問的勁頭一點(diǎn)也不亞于大學(xué)。他回到家鄉(xiāng)的第二天，就把住房變成了實驗室。從劍橋大學(xué)帶來的棱鏡、凸透鏡、凹透鏡、平面鏡、球面鏡、方解石、望遠(yuǎn)鏡等等，真是應(yīng)有盡有，琳瑯滿目。牛頓等不及陽光從窗口射入，便開始了“光的分解”的實驗，一束白光透過三棱鏡變成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光，映射到雪白的墻壁上，格外生輝。牛頓不贊成某些學(xué)者從理論到理論的研究方法，而是想方設(shè)法制作儀器，用觀察和實驗的手段去探索規(guī)律，檢驗理論。為了深入了解天空中“虹”的成因，他靠勤勞的雙手和精巧的技藝硬是把一塊銅板磨洼而成凹面鏡，并制造出放大40倍的望遠(yuǎn)鏡?？茖W(xué)界為了紀(jì)念他，決定將這種構(gòu)型的望遠(yuǎn)鏡定名為：牛頓反射式望遠(yuǎn)鏡。富有浪漫主義色彩的“蘋果落地”的故事，據(jù)說也發(fā)生在牛頓的家鄉(xiāng)沃爾索浦。在鼠疫流行的第二年夏季的一天，天氣酷熱，牛頓來到庭院，坐在一棵蘋果樹下思考著地球的引力問題，突然一個蘋果從樹上掉下來。對于這種理所當(dāng)然的事情，竟激起他思潮翻滾，他想蘋果在空間，哪一個方向都可飛去，為什么偏偏墜向地面。地球與蘋果是相互吸引的，整個宇宙萬物間都應(yīng)有這種引力的作用。大概是“因禍得福”吧！牛頓回鄉(xiāng)的18個月，竟成為他一生中最豐產(chǎn)的“季節(jié)”。在回憶這一段生活時，牛頓曾經(jīng)寫道：

40“1665年，我發(fā)明了極數(shù)近似法，以及把任何冪的二項式化為這樣一個極數(shù)的法則。同年，我還發(fā)明了格雷戈里和斯盧塞烏切線法。11月，我發(fā)明了正流數(shù)（微分）法。次年元月，發(fā)現(xiàn)了顏色理論；5月，開始研究反流數(shù)（積分）法。還是在這一年，我開始想把重力推廣到月球的運(yùn)行軌道上去，??并得出引力與中心距離平方成反比的規(guī)律。所有這一切都是在1665～1666年鼠疫流行的年代里取得的。因為那兩年我有充沛的精力去搞發(fā)明創(chuàng)造，而且比以后任何時候，我都更致力于數(shù)學(xué)和哲學(xué)的研究?！倍嗄甑摹靶逕挕?661年5月，一輛馬車駛進(jìn)劍橋大學(xué)。馬車?yán)镉腥怀丝停阂嘛棙?biāo)致的高尚紳士，衣著華麗的年輕女士，另一位是衣著破舊的鄉(xiāng)下青年。這位鄉(xiāng)下青年——牛頓，滿懷希望地走下馬車，開始了他的大學(xué)生涯。牛頓是以“減費(fèi)生”的身份考入劍橋大學(xué)的。“減費(fèi)生”，這是人們給那些得到某些優(yōu)惠的窮學(xué)生的尊稱。為此，他們得按照校方規(guī)定，殷勤地為那些富家子弟服務(wù)。牛頓上大學(xué)時的年齡比一般大學(xué)生大4～5歲，人們把他稱為晚熟的人。牛頓的大學(xué)生涯并不舒心，可以說是坎坷不平。從入學(xué)的當(dāng)天晚飯起，牛頓便開始了工讀生的勞動?！芭ｎD同學(xué)，請布置餐桌?！币晃焕瞎ぷx生對他說。身著白色長袍，腰系圍裙的牛頓，從另一位工讀生那里接來堆得高高的42張盤子。廚房里冒出的蒸汽彌漫全屋，由于光線太暗，牛頓抱著盤子不敢走動。一個人厲聲喊道：“快拿蠟燭去吧！”在這里，工讀生的一舉一動、一言一行都要十分小心。為了求得學(xué)問，牛頓認(rèn)為當(dāng)工讀生也是值得的。由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)緊張，房屋得不到修繕，工讀生的宿舍陰暗潮濕?；厮奚岬穆飞?，牛頓在迂回彎曲的走廊里怯怯地走著，好像通往一個永遠(yuǎn)黑暗的世界。牛頓對于劍橋大學(xué)的向往與親臨目睹的現(xiàn)實形成強(qiáng)烈的反差。但是，所有這些，對于習(xí)慣于貧窮的牛頓構(gòu)不成任何威脅。最令他煩惱的卻是學(xué)習(xí)愿望得不到滿足，牛頓本來是抱著學(xué)習(xí)“力和運(yùn)動方面”的知識來到大學(xué)的，當(dāng)時的劍橋大學(xué)卻沒有人能講授這門課，牛頓只好先學(xué)數(shù)學(xué)。走廊的陰暗，食宿的低劣，勞動的艱苦很快被牛頓置于腦后。他的心在衡量，看學(xué)校里的哪個人最令他“驚異”。??，牛頓推開房門，巴羅教授滿臉笑容地迎接他。巴羅教授好像預(yù)感到牛頓的心思，便以安慰的口吻對他說：“學(xué)校是靠會員的會費(fèi)維持的。由于革命的動亂，失去了許多大力支持的會員，去年復(fù)歸王政，情況才稍有好轉(zhuǎn)。不過，要恢復(fù)昔日盛況，恐怕得花幾十年工夫呢！”“老師，我覺得學(xué)歐幾里得幾何，簡直是多余的?！迸ｎD把話題一下子轉(zhuǎn)移到意外的方向。教授以銳利的目光注視著牛頓的眼色。不久，牛頓引起了巴羅教授的注意。牛頓最突出的地方，是他對當(dāng)時自然科學(xué)和數(shù)學(xué)的尖端成就有著快得出奇的理解能力。巴羅教授十分謙虛地說過，他對數(shù)學(xué)雖略有造詣，但和牛頓相比，只能算是一個小孩。巴羅教授不愧是一位多才多識的“伯樂”，他發(fā)現(xiàn)了牛頓；牛頓也找到了令他“驚異”的人。師生協(xié)作得很好，巴羅教授指導(dǎo)牛頓先后鉆研了開普勒的《光學(xué)》、歐幾里得的《幾何學(xué)原本》等名著。牛頓的非凡才華和驚人的毅力，使得他在光學(xué)、幾何學(xué)的研究方面取得一些突破性進(jìn)展。1665年牛頓大學(xué)畢業(yè)，取得學(xué)士學(xué)位，在巴羅教授的舉薦下，牛頓留校做研究工作。正當(dāng)牛頓夜以繼日、通宵達(dá)旦地學(xué)習(xí)和研究，并即將取得碩果的時候，一場鼠疫災(zāi)難席卷英國，牛頓被迫回到家鄉(xiāng)。

411667年復(fù)活節(jié)前后，牛頓重返劍橋大學(xué)，當(dāng)年秋天他被選為選修課研究員；1668年3月被任命為主修課研究員；同年被授予碩士頭銜；1669年成為數(shù)學(xué)教授，時年27歲；同年，巴羅教授為了讓牛頓晉升而辭去自己的職務(wù)，牛頓擔(dān)任了盧卡斯講座教授這一崇高的職位。自1661年牛頓進(jìn)入大學(xué)起，至1696年離開大學(xué)止，他一直生活在劍橋大學(xué)，在這漫長的35年中，牛頓寫下了許多名著。1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，開創(chuàng)了自然科學(xué)發(fā)展史的新時期。牛頓工作勤奮，很少在半夜兩三點(diǎn)鐘以前睡覺，并且35年如一日。他的助手漢弗萊在回憶牛頓時說：“在他看來，如果時間不用在學(xué)問上，那簡直是犯罪”。他整天鉆在研究室里，很少出來。牛頓沉默寡言，終生沒有結(jié)婚。謙卑的品格令人厭煩的英國國會內(nèi)動亂，使牛頓情緒很壞。牛頓決心超脫紛繁復(fù)雜的環(huán)境，埋頭科學(xué)研究。歷史上最偉大的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，就是在政情不穩(wěn)、困難重重的情況下寫出的?！对怼穯柺赖哪且荒?，國王決定把劍橋大學(xué)的名譽(yù)博士授予跟劍橋毫無關(guān)系的天主教教士佛朗西斯，劍橋的大多數(shù)評委屈服于強(qiáng)權(quán)，準(zhǔn)備對佛朗西斯破格授銜。平時一言不發(fā)的牛頓，居然起來反對，詰難國王不當(dāng)。由于牛頓的勇氣，才使劍橋大學(xué)保持了其權(quán)威。牛頓在關(guān)鍵時刻不畏強(qiáng)權(quán)、剛正不阿的精神，受到公眾輿論的贊賞。正是由于牛頓在科學(xué)上功勛卓著，人際上正直坦誠，威信倍增。1703年11月30日，牛頓被選為英國皇家學(xué)會會長，并年年連選連任，直到去世。正當(dāng)牛頓的事業(yè)騰飛之際，一件不幸的事件發(fā)生了！一日，牛頓和往常一樣，深夜工作，整理有關(guān)光學(xué)近千次實驗的數(shù)據(jù)，撰寫論文。天色漸亮，疲憊不堪的牛頓急促地吹熄了蠟燭，休息片刻后，啟程參加星期天禮拜。在祈禱的時候，他突然想起燭火可能沒有完全熄滅。果然余燼燒著了桌上的紙，把堆積的重要原稿燒成了灰燼，幸而未釀成火災(zāi)。從教會趕回來的牛頓，見到滿屋煙霧，吃了一驚，再看看那一堆紙灰，牛頓覺得吃不消了。他哀嘆：苦心整理的光學(xué)講義的原稿，這下子全完了。這件事給了牛頓沉重的打擊，牛頓的精神遲疑，眼光失去了昔日的光彩，加之過度勞累，腦力耗盡，他倒下了。牛頓的精神剛剛復(fù)蘇，永不停止思考的他，又著手地球、月球引力問題的研究。牛頓有和凡人一樣的酸甜苦辣，他也有精力耗盡的時候。1727年3月4日，牛頓參加完皇家學(xué)會會議回到家里時，病又發(fā)作了，這次發(fā)作是他的致命之因。3月20日凌晨，牛頓結(jié)束了光輝燦爛的84年的生涯。在刻有肖像的紀(jì)念碑上，銘刻著后人對牛頓一生的評價：“埃薩克·牛頓爵士于此安眠。以自己發(fā)明的數(shù)學(xué)方法以及神般的智慧，揭示了行星的運(yùn)動、彗星的軌道、海洋的潮汐；探究了任何人沒預(yù)想到的光的分解和色的本性；解釋了自然界運(yùn)動的性質(zhì)。他一生過著樸素的生活。這位值得夸贊的人物，豈不是全人類的光榮?！迸c上述評價相映生輝的是牛頓的自我評價：“我之所以能夠取得一點(diǎn)成就，那是由于我站在巨人們的肩上的原故；”

42“我不知道，在世人眼里我是什么樣的人，但是在我自己看來，我不過像是在海邊玩耍的孩子，為不時揀到一塊比較光滑的卵石、一只比較漂亮的貝殼而喜悅，而真理的大海在我面前，卻一點(diǎn)也沒有被發(fā)現(xiàn)?！边@是何等謙恭的語言，對比科學(xué)巨人牛頓的所作、所為、所言，我們活著的人還有什么理由過高地評價自己，從而喪失銳意進(jìn)取、奮勇拼搏的精神??！

43盧瑟福知難而進(jìn)盧瑟福是新西蘭人，祖籍英國蘇格蘭，1871年生于一個農(nóng)村工匠的家里。他從小就對物理學(xué)和實驗儀器制作有特殊愛好。1894年，他在做研究生期間，發(fā)明了可用于檢測無線電信號的磁檢波器；1895年，被選送到英國劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室，成了J·J·湯姆生第一名來自海外的研究生，在這里開始了放射性的研究，1898年發(fā)現(xiàn)了α射線與β射線。一年后經(jīng)J·J·湯姆生推薦，盧瑟福到加拿大蒙特利爾的麥克吉爾大學(xué)任教，在很艱苦的條件下繼續(xù)研究放射性。他與歐文斯合作，發(fā)現(xiàn)釷不斷放出具有放射性的氣體，（這種氣體叫做釷射氣，后正式取名為Thoron）。1900～1903年，他與化學(xué)家索迪合作，發(fā)現(xiàn)了放射性衰變規(guī)律，并與索迪一起創(chuàng)立了放射性元素自然轉(zhuǎn)變理論。1908年盧瑟福榮獲諾貝爾化學(xué)獎。作為放射學(xué)的開創(chuàng)人，盧瑟福就像在荒涼的野地里一樣，在黑暗中尋找道路，對于他來說，這個領(lǐng)域是完全陌生的，全靠自己披荊斬棘，在荒涼野地里開辟道路，通過實驗逐步摸索。沒有儀器，自己創(chuàng)造，沒有理論，從頭探討，沒有經(jīng)費(fèi)，因陋就簡，就地取材。當(dāng)時卡文迪什實驗室的儀器多為自制，有的甚至是木制品。價值5英鎊的用于放射性研究的新型靜電計被認(rèn)為太貴。研究生們往往自己動手制作靜電計。直到1906年，盧瑟福還介紹說金箔驗電器是最理想的儀器。據(jù)說金箔、懸絲、火漆乃是當(dāng)時實驗家必備的基本器材，而感應(yīng)圈、水銀柱泵、干電池或蓄電池則是實驗室中最重要的一部分設(shè)備。當(dāng)時甚至機(jī)械真空泵還沒有，那是1905年才由德國物理學(xué)家蓋德發(fā)明的。水銀柱泵也能達(dá)到“很高”的真空度，例如10-3毫米汞柱（相當(dāng)于10-5帕），但非常費(fèi)時，需要實驗者付出極大的耐力。哈恩回憶他和盧瑟福在蒙特利爾的時期（1905～1906），講到經(jīng)費(fèi)不足、儀器簡陋時說：“我們用大的錫罐頭皮做β和γ射線靜電計，在它上面焊上更小些的煙草盒或香煙盒。絕緣用硫磺，因為我們沒有琥珀。”α射線實驗首先介紹盧瑟福是怎樣發(fā)現(xiàn)X射線的。大家知道貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的鈾輻射包含有三種成分，在磁場中它們分成三束，α射線帶正電，偏向一方；β射線帶負(fù)電，偏向另一方；中間的一束則不受磁場作用，那是γ射線，呈中性。它實際上是一種波長極短的電磁波。然而盧瑟福并不是靠加磁場區(qū)分出這些成分的，當(dāng)時他沒有足夠強(qiáng)的磁鐵。他用的是吸收方法。盧瑟福以他觀測細(xì)致、對待實驗數(shù)據(jù)客觀謹(jǐn)慎的科學(xué)作風(fēng)作出了別人難以作出的發(fā)現(xiàn)。他的實驗很簡單，在一對平板電容器極板之間插入一系列鋁片，下極板上涂有小量的鈾鹽。由于鈾輻射的電離作用，外接于電容器的回路將產(chǎn)生電離電流。電離電流的強(qiáng)度與輻射強(qiáng)度有關(guān)，也與鋁片的厚度有關(guān)，因為鋁片會吸收鈾輻射。當(dāng)時已經(jīng)知道，吸收前后的輻射強(qiáng)度應(yīng)按指數(shù)規(guī)律變化，即：I=Ie-at0

44式中I0與I分別是吸收前后的輻射強(qiáng)度。如果以InI與時間t作圖，應(yīng)是一根直線?？墒潜R瑟福得到的卻是一根折線。當(dāng)鋁片厚度為百分之幾毫米以下時和百分之幾毫米以上時直線的斜率截然不同。也就是說，有兩個不同的吸收系數(shù)α。盧瑟福經(jīng)過反復(fù)驗證，判定這是兩種穿透力不同的成分。一種成分穿透力較差，進(jìn)入物質(zhì)層很快就被吸收，他稱之為α射線；另一種穿透力較強(qiáng)，他稱之為β射線。這是1898年的事。不久，有人從磁偏轉(zhuǎn)實驗證明，穿透力強(qiáng)的β射線正是高速電子流?？墒铅辽渚€到底是什么，一直是個謎。好幾年都沒有人能夠用磁鐵使之偏轉(zhuǎn)。很多人認(rèn)為，也許α射線是與X射線類似的某種輻射，有人甚至認(rèn)為α射線沒有什么好研究的。盧瑟福則不一樣，他的看法是，這種射線的性質(zhì)越是奇特，越值得研究，α射線很容易被物質(zhì)吸收，說明它跟物質(zhì)的作用強(qiáng)，只有徹底摸透α射線的本質(zhì)，才能建立完整的放射性理論。他知難而進(jìn)，毅然選擇了α射線作為自己的研究課題，甚至為付此出了畢生的精力。電磁偏轉(zhuǎn)實驗是瑟福又一個用自制的簡易儀器進(jìn)行，但卻是精心設(shè)計的杰作。他把金箔驗電器置于金屬盒上，中間隔以一層薄鋁片，盒內(nèi)底部放一點(diǎn)鐳鹽作為放射源，盒中并排架著20片平行的鋁片當(dāng)作隔板，α射線從下而上，經(jīng)隔板之間的空隙穿入金箔驗電器，使金箔驗電器里的空氣電離。電離程度可從金箔的偏轉(zhuǎn)角度指示出來。然后沿α射線的正交方向加上磁場，如果α射線發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就會被隔板吸收掉一部分，從而影響電離電流的大小?？墒浅醪綄嶒灲Y(jié)果令人失望，α射線受磁場作用與不受磁場作用看不出有什么不同。有豐富實踐經(jīng)驗的盧瑟福想了一個既簡單又可靠的辦法解決了這個問題。他在隔板上端插進(jìn)一塊柵狀的銅箔，柵條之間的距離正好等于隔板間距，把空隙擋去一半以上。然后改變磁場方向，再看哪一個方向會影響金箔驗電器中金箔的偏轉(zhuǎn)。果然經(jīng)過這一改進(jìn)，儀器的靈敏度大大提高，終于確定α射線會受磁場偏轉(zhuǎn)，從偏轉(zhuǎn)的方向判斷α射線帶的是正電。接著，盧瑟福進(jìn)一步對儀器作了一番改造，他把隔板互相絕緣，在相鄰兩板之間加上電壓，于是在隔板的空隙中就有了跟磁場成正交的電場。在電場與磁場的共同作用下，測出α射線的荷質(zhì)比與氫離子同數(shù)量級，速度大的為光速的十分之一，就這樣判明了X射線是原子類型的帶正電的粒子流。至于是哪種類型的原子，則一時難以確定，根據(jù)種種現(xiàn)象和事實，有人猜測是比氫重的氦。用計數(shù)的方法已經(jīng)測出α粒子的電荷是電子的2倍。再從荷質(zhì)比的數(shù)據(jù)可以推得，其質(zhì)量是氫原子的4倍，這正是氦離子的參數(shù)。含鈾和含釷的礦石往往伴隨有氦氣，一經(jīng)加熱就會釋放出來，似乎暗示鈾、釷等放射性元素在自發(fā)衰變中會生成新的元素——氦。但是也有人說，這種氦氣也許是在α粒子轟擊之下驅(qū)趕出來的。又是盧瑟福，他于1909年以巧妙的方法從光譜作出了判決。方法是用一極薄的玻璃管密封著鐳射氣（一種鐳衰變后生成的放射性氣體），玻璃薄到這樣的程度以至于α粒子可以穿越無阻，而普通氣體分子卻不能。他把這支射氣管裝在另一大玻璃器皿中，然后用水銀驅(qū)趕含α粒子的氣體至一放電管，進(jìn)行放電試驗。經(jīng)光譜分析找到了氦的特征譜線。盧瑟福和他的學(xué)生羅依茲寫道：“實驗作出了判決性的證明，證明α粒子在失去電荷之后就是氦原子?！苯?jīng)過這樣一些實驗，盧瑟福終于搞清楚了α射線的本質(zhì)，證明α射線就是高速運(yùn)動著的氦離子（He++）流。

45提出有核原子模型盧瑟福很善于運(yùn)用簡單而直觀的儀器，取得精確又可靠的結(jié)果，用閃爍法觀測α粒子的一些實驗就是另一個突出的例子。觀測α粒子散射靠的是閃鋅屏，閃鋅屏也叫閃爍屏，是在屏幕上涂一層硫化鋅，α粒子打到它上面會發(fā)出微弱的閃光。實驗者用肉眼通過顯微鏡對準(zhǔn)閃爍屏幕，一個一個地計數(shù)，再移動顯微鏡的位置，分別讀取不同位置的閃爍數(shù)，由此可以確定α粒子散射的統(tǒng)計分布。實驗者要在暗室中長時間地觀測和記錄閃爍屏上的閃爍數(shù)，這樣的工作既單調(diào)、又乏味，但是觀測結(jié)果卻比照相法精確得多，所以這種方法在早期核物理學(xué)中有重要地位。1908年，盧瑟福的助手蓋革（1882～1945）在用閃爍法觀測α散射時，發(fā)現(xiàn)金箔的散射作用比鋁箔強(qiáng)。盧瑟福建議蓋革系統(tǒng)地考察不同物質(zhì)的散射作用，以便在“這些物質(zhì)的散射能力和遏止能力之間建立某種聯(lián)系”，并讓學(xué)生馬斯登協(xié)助工作。他們的α射線管長達(dá)4米，本來是希望使α射束盡量地窄，以便測出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。然而，出乎意料地是閃鋅屏上總出現(xiàn)不正常的閃光，有可能是經(jīng)管壁反射所致。為此，盧瑟福建議他們試試讓α粒子從金屬表面上直接反射，沒有想到，這一建議竟導(dǎo)致了蓋革和馬斯登得到α射線大角度散射的驚人結(jié)果。當(dāng)盧瑟福知道這個結(jié)果時，實在難以置信，因為這無法用J·J·湯姆生的實心帶電球原子模型和散射理論解釋。即使用湯姆生后來提出的多次散射理論，也只能定性地說明這一反?，F(xiàn)象，因為多次散射的幾率小到微不足道，與實驗的結(jié)果相差得太遠(yuǎn)了。盧瑟福對這個問題苦思了好幾星期，終于在1910年底，經(jīng)過數(shù)學(xué)推算，證明“只有假設(shè)正電球的直徑小于原子作用球的直徑，α粒子穿越單個原子時，才有可能產(chǎn)生大角度散射?！币簿褪钦f，只有假設(shè)原子中有一個直徑很小的核，正電荷集中在核心內(nèi)，才能解釋為什么會出現(xiàn)α粒子大角度散射。這就是原于核的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過。我們要向年輕的讀者們再一次指出，這樣偉大的發(fā)現(xiàn)乃是從大量的觀察記錄中，經(jīng)過反復(fù)研究后作的。讀者們也許很難想象，科學(xué)家進(jìn)行實驗竟是這樣經(jīng)年累月地用肉眼盯著閃爍屏，通過重復(fù)而頻繁的計數(shù)，長時間進(jìn)行統(tǒng)計工作，那需要何等的耐心和毅力。更有甚者，守在閃爍屏前絕不許打瞌睡。眼睛要睜得大大的，絲毫不能分心，注意力要高度集中，這確非普通人能夠忍受，所以必須經(jīng)過嚴(yán)格訓(xùn)練。甚至到20世紀(jì)20年代，閃爍計數(shù)還是物理學(xué)家必須受到的基本訓(xùn)練呢！在這方面，作為核物理學(xué)的先驅(qū)，盧瑟福自然要吃苦在前。1918年11月17日，盧瑟福在給玻爾的信中曾經(jīng)這樣寫過：“我多希望這里有您一起討論核碰撞的意義。我想，我已經(jīng)得到了一些相當(dāng)驚人的結(jié)果，我的老眼統(tǒng)計微弱的閃爍數(shù)真夠困難。不過靠了凱依的幫助，在過去4年的業(yè)余時間里，我還是做了大量的工作?！眲P依是盧瑟福的年輕助手。值得一提的是，盧瑟福本人這時也還不老，他當(dāng)時只有47歲，可是他的眼睛已經(jīng)不適于觀測閃爍屏了。即使這樣，他每

46天還要把4小時的業(yè)余時間用于α射線的研究。勤奮的一生盧瑟福是非常勤奮的。查他的論文集可以算出，1899～1907年在蒙特利爾的一段時間，收集有70篇論文，其中25篇與他人合作；1907～1919年在曼徹斯特期間（包括戰(zhàn)爭年代）有72篇，其中32篇與他人合作。大量工作是他親手做的。他在這期間還出版了三部專著。然而正如他的學(xué)生和親密朋友、著名物理學(xué)家卡皮查在回憶盧瑟福的一生時說的：“一般讀者只聽說科學(xué)家做出成果的特殊工作，而不知道他們做了多么大量的工作。每一個接近盧瑟福的人都可以證明他做過多么多的工作。盧瑟福無休止地工作，總是在研究新的課題。他報告和發(fā)表的只是那些有積極意義的成果，這在他的整個工作中只占百分之幾。其余的沒有發(fā)表，甚至連他的學(xué)生也不知道。”盧瑟福在擔(dān)任卡文迪許實驗室主任期間，每年總有二三十位研究人員在這個實驗室工作，接受他的指導(dǎo)，這個實驗室成了原子物理學(xué)和核物理學(xué)的研究中心。在他的帶領(lǐng)下，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子；考克拉夫特和沃爾頓發(fā)明了靜電加速器；布拉開特發(fā)明自動云室觀測到了核反應(yīng)；奧里法特發(fā)現(xiàn)氚；卡皮查在高電壓技術(shù)、強(qiáng)磁場和低溫等方面取得碩果。盧瑟福早年的同學(xué)伊夫曾對盧瑟福開玩笑地說：“你真是騎在波峰上啊！”意思是指他有這樣好的運(yùn)氣，在恰好的時機(jī)處于恰好的位置。盧瑟福則意味深長地答復(fù)他說：“不，波是我造出來的，難道不是嗎？”

47波義耳誠實而勤奮的少年1627年1月25日，波義耳出生在愛爾蘭的一個貴族家庭里。父親科克公爵有錢有勢，整天忙于財務(wù)賬冊，對書本知識不感興趣。母親性格溫順，在他4歲時就去世了。他的哥哥，是熱衷于金錢、駿馬和社交的公子哥兒。誰會想到，伯爵家的這個小兒子，后來成了杰出的科學(xué)家。幼年時代的波義耳，就表現(xiàn)出與眾不相同的品質(zhì)。有一次，姐姐凱塞琳帶波義耳到花園去玩耍，叮囑他說：這棵李子樹上的果子，答應(yīng)給嫂嫂了，我們不要吃。后來，小波義耳忍不住，還是吃了李子。姐姐責(zé)備了：“不是跟你說過，不要吃這棵樹上的李子嗎？”“你是說過的?！毙〔x耳低下了頭?！翱墒俏铱匆娔阍诔?，你一共吃了六個?！薄安皇?，姐姐??”“什么，你是說你只是在那兒站著，可沒有吃李子，是嗎？”“不是，姐姐。我是說我不是吃了六個，我記得是吃了二十個?！毙〔x耳的頭更低了。波義耳的誠實，使全家人十分驚喜。父親特別喜愛波義耳，專門為他請來了最好的家庭教師。8歲的時候，又送他和哥哥法蘭西斯到伊頓公學(xué)學(xué)習(xí)。在伊頓，波義耳熱愛學(xué)習(xí)，成天讀書，連老師都為他擔(dān)心，怕年齡太小，讀書過累了。波義耳沉浸在各種各樣的書本中。他特別愛看的是古典的、傳奇的、歷史的故事和詩歌。在這些書的影響下，他思想活躍，想象豐富，愛提問題，有很好的記憶能力。他很快成為伊頓的優(yōu)秀學(xué)生。他哥哥不是這樣，經(jīng)常出去玩，愛騎馬，對知識只是嘗嘗味道而已。誠實和勤奮，是波義耳成為科學(xué)家的起點(diǎn)。向權(quán)威挑戰(zhàn)青少年時期的波義耳，十分欽佩意大利著名科學(xué)家伽利略。伽利略敘述的哥白尼體系、新力學(xué)、研究自然的新途徑和科學(xué)實驗，都深深印刻在他的心中。1641年，他到了意大利，在那里學(xué)習(xí)伽利略的著作。可惜他到意大利不久，伽利略就逝世了。波義耳決心像伽利略那樣：不迷信權(quán)威，勇于開創(chuàng)科學(xué)實驗的道路。波義耳幾經(jīng)周折，直到27歲，他才安下心來，全力從事科學(xué)研究。這一年，他在離倫敦不遠(yuǎn)的工業(yè)和科學(xué)文化城市牛津，租了幾間房子，建立了自己的實驗室。一年以后，青年羅伯特，胡克來到實驗室當(dāng)助手。胡克比波義耳小8歲，他后來提出了胡克定律，也成為著名的物理學(xué)家、天文學(xué)家。波義耳和胡克一起，首先研究和改進(jìn)了德國人蓋立克新發(fā)明的空氣泵。改進(jìn)后的空氣泵，很像現(xiàn)在自行車上用的打氣筒，不過它有一個相反的閥，不是打進(jìn)空氣，而是把空氣抽出來。這種手動裝置，今天看來十分簡單，那時卻是一個了不起的發(fā)明。

48利用空氣泵，波義耳研究了許多問題。他發(fā)現(xiàn)：物質(zhì)在真空中難以燃燒，磁鐵卻能通過真空起作用。那時候，人們對聲音的傳播是有爭論的。聲音必須靠空氣傳播嗎？如果在真空中產(chǎn)生一個聲音，它能在真空中傳播嗎？波義耳通過實驗做了回答：他用繩子把鐘吊在密閉容器的中間，這時候，在容器旁邊能聽到鐘的滴嗒聲。這說明容器里有空氣，聲音就能傳到外面。然后，他從容器中抽出空氣。當(dāng)空氣一點(diǎn)點(diǎn)往外抽時，鐘的滴嗒聲越來越小，很快就聽不到了；再把空氣逐漸放進(jìn)容器時，聲音又由無到有，由小到大，響了起來。這說明聲音靠空氣傳播，真空不能傳播聲音。隨后，波義耳又研究了意大利物理學(xué)家托里拆利的真空實驗。1643年，托里拆利在一根大約一米長、一端封閉的玻璃管里裝滿水銀，然后用拇指堵住管口，把管子倒立在水銀槽里。當(dāng)他松開拇指以后，管子里的水銀開始下降，最后停留在高出槽里水銀面約76厘米的地方，不再下降。水銀柱為什么能停在那里不落下來呢？這個問題，當(dāng)時爭論激烈。托里拆利認(rèn)為，這是因為大氣壓力對槽中水銀面的作用的結(jié)果，所以這套裝置，實際上就是一個氣壓計。波義耳同意托里拆利的看法，并且用實驗來加以證實：他把托里拆利實驗中的水銀槽放到密閉的容器中，把容器中的空氣不斷地抽出，管中的水銀柱就不斷下降。等到再把空氣一點(diǎn)一點(diǎn)送進(jìn)去，管中的水銀柱又逐漸升高起來。這說明水銀柱不掉下來，是因為外面有空氣的壓力。在事實面前，也有人不同意這種看法。比利時物理教授李納斯，就對波義耳的說法提出了異議。他認(rèn)為：托里拆利實驗中的水銀柱所以不掉下去，并不是因為有大氣壓力，而因為管子上面的真空部分有一種拉力，好像一根看不見的繩索，把水銀柱拉了上來，最多能拉到約76厘米的地方。李納斯為什么有這樣奇怪的想法呢？原來，他也設(shè)計了一個實驗：在一根兩端開口的玻璃管里灌滿了水銀，用兩個拇指分別按住上下兩端；然后，把下端放入水銀槽里，拿開按住下端的拇指，這時候，水銀柱就往下降，一直降到約76厘米的地方才停??；這時候，按在上端的手指，就會感到有一個很大的拉力。他以為手指感到的拉力，就是真空部分產(chǎn)生的拉力。既然真空對手指有拉力，那么，它對水銀也會有拉力，這就把水銀柱拉到大約76厘米的地方了。其實，李納斯手指感到的拉力，不是真空對手指的拉力，恰好是大氣壓力。因為手指按住了水銀管的上端，手指底下是真空，沒有壓力，手指上面是大氣，有壓力，所以手指自然會感到被管子吸拉住了。對李納斯的這種錯誤看法，波義耳覺得，最好的回答還是實驗，而不是在科學(xué)雜志上發(fā)表長篇大論的文章。波義耳正是在收集答復(fù)李納斯批評的實驗論據(jù)時，發(fā)現(xiàn)了氣體的壓強(qiáng)和體積之間的比例關(guān)系。這就是波義耳定律。波義耳用一根J形管做實驗。管子短的一端是封閉的，長的一端是開口的。他往J形管里灌水銀，水銀順著玻璃管流下去，但是不能升到短的一頭的頂端。因為里面的空氣，給堵在那一頭了。開初，長管和短管中的水銀面，在同一水平上，波義耳知道，這時候，水銀柱兩端的壓強(qiáng)相等。長管開口的一端，水銀面上所受的壓強(qiáng)就是大氣壓，它大約是76厘米水銀柱高。波義耳仔細(xì)測量了短管中被封住的那段空氣的體

49積。因為玻璃管的粗細(xì)是均勻的，所以可以用短管中的空氣的長度來表示體積。他記下的數(shù)據(jù)是48小格。然后，波義耳不斷往長管里加水銀，封閉在短管中的空氣體積就越來越小。波義耳驚喜地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)長管中的水銀柱液面，比短管中的水銀柱液面高出大約76厘米，也就是壓強(qiáng)比原來加大一倍的時候，短管中的空氣恰好從48小格縮小到24小格，正好縮小到原來體積的一半。波義耳繼續(xù)往長管中灌水銀，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)為大氣壓3倍的時候，短管中的體積就縮小到16格，是原來的1/3。這樣，波義耳就把他的實驗結(jié)果，歸納為一個公式：在溫度不變的條件下，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)，跟它的體積成反比。這就是著名的波義耳定律。波義耳通過周密、精細(xì)的實驗，發(fā)現(xiàn)真理，證實真理，批駁了李納斯的錯誤觀點(diǎn)。他的實驗方法，使當(dāng)時科學(xué)界耳目一新。波義耳始終如一，保持求實精神。他總是老老實實地寫出實驗中的成功和失敗，開誠布公，直言不諱，報告每一件事。即使在小事上，他也注意到不要違反事實。當(dāng)他的第一部著作《手動機(jī)械的新實驗》發(fā)表后，人們都稱他研究真空所用的泵為波義耳泵。等這本著作再版的時候，他實事求是地說明：這個泵主要是胡克搞成的。波義耳的《手動機(jī)械的新實驗》出版后，不僅科學(xué)家談?wù)撜婵蘸涂諝獾膹椥裕瓦B英國國王，也要求波義耳給他作一次私下的表演。朝廷要授予他貴族稱號，教會要給他安排一個顯赫高位，但是他對這些都不感興趣，——婉言謝絕了。他唯一的愛好是科學(xué)實驗。1661年，波義耳發(fā)表了他最著名的著作《懷疑派化學(xué)家》。在波義耳那個時候，還沒有真正的化學(xué)科學(xué)，只有一種行業(yè)叫做煉金術(shù)，從事煉金術(shù)的人叫做煉金術(shù)士。煉金術(shù)士企圖變鉛銅為金銀，變普通金屬為貴金屬。這種想法是不可能實現(xiàn)的。但是，從11世紀(jì)到17世紀(jì)，煉金術(shù)士還是為人們增添了很多化學(xué)技術(shù)知識。他們從天然礦石中提取金屬，發(fā)現(xiàn)藥材，制造玻璃，蒸餾酒精，配制藥品。他們掌握了不少實驗技術(shù)，認(rèn)識了貴金屬和其他一些物質(zhì)的性質(zhì)，研究出了配制和使用鹽酸、硫酸和硝酸的方法。煉金術(shù)以古希臘四元素論為依據(jù)，它的指導(dǎo)思想是錯誤的。四元素論認(rèn)為：世界上所有的物質(zhì)，都是由土水氣火四元素組成。煉金術(shù)士根據(jù)四元素論，以為只要改變物質(zhì)中的這四種元素比例，就能使普通金屬變成貴金屬。這使他們走上了迷途。波義耳看到了煉金術(shù)士的荒謬之處。他通過多次實驗，知道鐵是鐵，金是金，不可能用火一燒，鐵就變成了金。他認(rèn)為：把一個理論建立在概念上是十分危險的。波義耳用買驗批駁了煉金術(shù)士的錯誤，第一個提出了科學(xué)的元素概念，使化學(xué)的發(fā)展走上了正確的道路。他的第一本化學(xué)著作取名為《懷疑派化學(xué)家》，就是表示他對傳統(tǒng)的四元素論的懷疑。在這一本書中，波義耳大膽提出了什么是元素，什么不是元素的看法。他說：元素是確定的、實在的、單一的純凈物質(zhì)，用一般的化學(xué)方法，是不能把元素分解成更簡單的物質(zhì)的。假使某種物質(zhì)能分解成更簡單的物質(zhì)，或者能轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，那么，這種物質(zhì)就不是元素。波義耳拋棄了各種錯誤見解，給元素下了一個明確的定義。由于歷史的限制，波義耳沒有解決怎樣得到元素和元素有哪些種這兩個

50問題。但是，他從實驗中已經(jīng)得出結(jié)論：元素肯定不是只有三種、四種，而是有許多種。波義耳提出了正確的元素概念，他被公認(rèn)為近代化學(xué)的奠基人。在波義耳的基礎(chǔ)上，法國科學(xué)家拉瓦錫，給元素下了更明確的定義：元素是一種不能再分解的單一物質(zhì)。勇敢的探索者波義耳每天早上很早就到實驗室或者圖書館去了，在那里做實驗，看書，寫字，給皇家學(xué)會寫報告。晚上，他在蠟燭光下讀書，直到深夜。眼睛變壞以后，就請助手念給他聽。這個文弱的高個子學(xué)者，總是不顧有病的身體，不停地學(xué)習(xí)和工作。波義耳興趣廣泛，有孩子式的好奇心和不倦的探索精神。他描述過，把銅鹽放在火上，火焰就成為綠色；氨和硝酸或者鹽酸相遇，就會形成白色的煙霧。他注意到，用加銀鹽溶液的方法，可以測試出氯化物。如果有氯化物存在，加入銀鹽溶液，就會產(chǎn)生白色的氯化銀沉淀。他還注意到，一張浸泡過石蕊浸液的藍(lán)色紙條，碰到酸就會變成紅色，碰到堿又會變成藍(lán)色。他指出，一些植物的液汁，可以用作確定酸性、堿性或者中性的指示劑。波義耳為化學(xué)定性分析，作出了重要的貢獻(xiàn)。大約在1669年，一個名叫勃蘭特的德國煉金術(shù)士發(fā)現(xiàn)了磷。化學(xué)家肯格爾聽到這個消息，很想知道制造這種能發(fā)光的稀奇物質(zhì)的方法，就到漢堡向這個煉金術(shù)士請教。但是，他遭到了拒絕。后來，化學(xué)家克拉夫脫也去找這個煉金術(shù)士，想了解制磷的方法，同樣遭到拒絕。他們只能自己去探索制取磷的奧妙。1680年，克拉夫脫帶著磷的樣品訪問英國時，向波義耳透露人體中就有磷。波義耳仔細(xì)考慮了克拉夫脫的暗示以后，認(rèn)定人體中能產(chǎn)生磷的部分，是骨頭、尿和頭發(fā)。于是，他著手研究這個問題。波義耳花了一年多時間，經(jīng)過反復(fù)摸索、試驗，終于從人尿中提取出來了磷。在《關(guān)于冰冷的夜光的新實驗和新觀察》一文中，他談到了不少有關(guān)磷的性能，引起了科學(xué)界的注意，被公認(rèn)為獨(dú)立發(fā)現(xiàn)磷的人。波義耳把自己的發(fā)現(xiàn)，原原本本，老老實實，全部公諸于世。他十分厭惡知識保密，認(rèn)為這種愚蠢幼稚的壞習(xí)氣，是妨礙科學(xué)成長的巨大障礙。他一輩子同它進(jìn)行斗爭。他提倡，各種成果和情報共同使用，分歧觀點(diǎn)公開討論，并且要使用簡單明白的語言?？茖W(xué)的進(jìn)步，不能只靠一個人努力，必須允許在別人的研究基礎(chǔ)上前進(jìn)才行。波義耳言行一致。他有什么新發(fā)現(xiàn)，就盡快公開發(fā)表，供大家閱讀和使用。1670年，也就是波義耳搬到倫敦他姐姐家兩年后，癱瘓病第一次迫使這位科學(xué)家，在床上躺了11個月。波義耳是一個意志堅強(qiáng)的人。在病床上，他用各種藥劑和藥膏按摩麻痹的腿和腳，服用自制的各種新藥。他還自己設(shè)計了恢復(fù)手臂和腿的功能的體操，堅持鍛煉。

51就在身體條件這樣不好的情況下，波義耳仍然不肯讓自己的腦子閑起來。每天，他都和助手一起工作；由助手念書給他聽，記下他口授的文章，包括新實驗的設(shè)想。正因為如此，在得病后的一年里，波義耳還寫出了不少有價值的論文和書籍。波義耳溫和、誠實、無私，給所有認(rèn)識他的人都留下了深刻的印象。在爭論的時候，問題不管多大，程度不管多激烈，他絕不嘲笑或者謾罵，總是真誠相待，彬彬有禮。他的頭腦清醒而冷靜，沒有虛榮心和嫉妒心，從來也不關(guān)心名望和高位。1680年，波義耳53歲的時候，曾被提名為皇家學(xué)會會長。這是一種極受尊敬的職務(wù)，但是他謝絕了。1691年，波義耳和姐姐凱塞琳都病的很厲害。凱塞琳于1691年12月23日去世。波義耳4歲喪母，一輩子沒有結(jié)過婚，姐姐凱塞琳是一生中對他支持最大的人，也是他最親近的人。他的去世對波義耳的打擊太大了。一個星期后波義耳也離開了人世。波義耳的一生，的確像他自己說的那樣：“我愿人們這樣想我，除了自然界以外，我?guī)缀鯖]有看過任何別的書。我永遠(yuǎn)尊重這位最有益的作者，他不是努力去顯示自己的學(xué)問，而是努力去增添他的讀者的知識！”

52威廉·湯姆生高等啟蒙教育1824年，威廉·湯姆生出生在英國貝爾發(fā)斯特城，父親是皇家學(xué)院的數(shù)學(xué)教授，性情溫和，冶學(xué)勤奮；母親是富家女兒，是個典型的賢妻良母。湯姆生的兄弟妹妹比較多，他從小生活在一個和睦而熱鬧的大家庭里，非?？旎?。由于他長得最漂亮，又很聰明，在兄弟中最受父親寵愛。他也最愛父親。湯姆生6歲那年，母親不幸去世，父親挑起了照料全家的擔(dān)子。這位數(shù)學(xué)教授是農(nóng)民出身，年輕的時候靠自學(xué)進(jìn)入大學(xué)。他雖然疼愛失去母親的孩子，但是對他們的教育卻很嚴(yán)格。在湯姆生和比他2歲的哥哥杰姆都還很小的時候，父親就向他們系統(tǒng)地教授數(shù)學(xué)了。他還經(jīng)常在清晨帶孩子們到郊外去散步，一路上提出各種有趣的問題來問他們，培養(yǎng)他們思考的習(xí)慣。每當(dāng)這個時候，孩子們都興奮得像小鳥一樣，嘰嘰喳喳地發(fā)表自己的見解。1832年，湯姆生的父親被母校格拉斯哥大學(xué)聘請去教書，全家遷到格拉斯哥城。這座城市位于蘇格蘭腹地，橫跨克萊德河，西臨狹窄的克萊德海灣，是英國北部的第一大港，商業(yè)繁榮，造船業(yè)比較發(fā)達(dá)。湯姆生一生的主要活動都是在這里進(jìn)行的。所以有的科學(xué)史家提到他的時候，都愛把他稱做“格拉斯哥的湯姆生”。這一年新學(xué)期，湯姆生的父親開始講課。新來的教授學(xué)問淵博，講述有條不紊，待人親切，很快就博得了學(xué)生們的敬仰。沒有多久大家就發(fā)現(xiàn)，教授來講課的時候常常帶著兩個漂亮的小男孩，讓他們坐在教室里旁聽。小的那個孩子還背著裝玩具的書包。起初，同學(xué)們都以為這兩個小家伙是來玩的，后來看到他們在認(rèn)真的記筆記，才大吃一驚。因為這兩個大學(xué)旁聽生的年齡實在太小了：杰姆是十歲，湯姆生才八歲！一所堂堂的高等學(xué)府竟準(zhǔn)許八歲的兒童當(dāng)旁聽生，聽起來有些荒唐，但是卻是事實。人才的培養(yǎng)本來就應(yīng)該不拘一格。我國歷史上不也有甘羅12歲當(dāng)宰相的佳話嗎？湯姆生的父親望子成才，也很費(fèi)了一番苦心。湯姆生從接受啟蒙教育直到中學(xué)教育，都是他父親自己編教材，在家里教的。他在讀大學(xué)以前，從來都沒有進(jìn)過學(xué)校。氣宇軒昂的老教授是個天生的教育家，他的最大樂趣就是給孩子們傳授知識，把他們教育成材。湯姆生兄弟也很爭氣，他們在大學(xué)非正式地旁聽了兩年，眼界開闊了不少。有一次上實驗課，兄弟兩個對電學(xué)實驗發(fā)生了濃厚的興趣，回家以后，竟仿制了幾個萊頓瓶和伏打電堆。兩個小實驗家用電堆給萊頓瓶充上電，然后騙小妹妹維莉來摸，結(jié)果“啪啦”一聲，把她嚇得大哭一場。湯姆生十歲的時候，和哥哥一道正式進(jìn)了格拉斯哥大學(xué)預(yù)科學(xué)習(xí)。這大約是當(dāng)時世界上最小的大學(xué)生。同年級的同學(xué)大多是農(nóng)場主的兒子，最大的24歲。這些袴子弟醉心在神學(xué)里，湯姆生卻在數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)方面努力學(xué)習(xí)。湯姆生15歲那年，獲得了學(xué)校的物理學(xué)獎；16歲獲得了天文學(xué)獎，同時還因為寫了一篇出色的論文《地球的圖形》，得到大學(xué)的金質(zhì)獎?wù)隆?840年春天，湯姆生的父親帶著全家去歐洲大陸旅行。他們渡過多佛爾海峽，順著萊茵河南下，旅游的區(qū)域主要在德國境里。父親選取這條路線，主要是想讓孩子們練習(xí)德語會話。為了避免分散精力，他事先規(guī)定誰也不準(zhǔn)攜帶書籍。這年年初，湯姆生的指導(dǎo)教授，向他介紹了法國數(shù)學(xué)大師傅立葉

53（1789～1857）關(guān)于熱的數(shù)學(xué)分析的一本著作，要他學(xué)習(xí)。湯姆生動身以前，聽說愛丁堡大學(xué)的凱倫特教授非難這部著作。他瞞過父親，把書悄悄地藏在皮包里，旅途中一有機(jī)會就偷偷地讀幾頁。他們在法蘭克福作客的那些日子，湯姆生每天都躲進(jìn)地窖里研究傅立葉的理論，終于發(fā)現(xiàn)是凱倫特教授自己搞錯了。于是，他寫了一篇反駁的論文。旅行結(jié)束以后，他把論文寄給凱倫特教授。凱倫特對這個16歲少年的挑戰(zhàn)，最初只是付諸一笑，但是當(dāng)他讀完全文以后卻完全折服了。第二年，這篇論文發(fā)表在劍橋大學(xué)的數(shù)學(xué)雜志上，雖然用的是筆名，但是不久，大學(xué)生們就都知道作者是誰了，湯姆生頓時名揚(yáng)全校。在以后的幾年里，湯姆生發(fā)表了一連串的科學(xué)論文，內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、熱力學(xué)和電學(xué)。17歲那年，他把電力線和磁力線同熱力線加以類比；18歲，接觸到了熱傳播不可逆性（就是總是從高溫物體傳到低溫物體，不能反向傳遞）。在研究這些問題的時候，他嫻熟地運(yùn)用了很多新的數(shù)學(xué)定理。劍橋大學(xué)的數(shù)學(xué)家霍普金斯（1793～1866），曾經(jīng)擔(dān)任他的指導(dǎo)教授，使他得益不小。這一切都表明，他有可能成為一個杰出的數(shù)學(xué)物理學(xué)家。遺憾的是、他成名太早，反而影響他刻苦鉆研。他一生中的某些不足在這個時候已經(jīng)露頭。他撰寫論文很少參考別人的著作，寫起來也是龍飛鳳舞，一揮而就。據(jù)說他習(xí)慣用鉛筆寫作，而且常常寫在零亂的紙上就送去付印。1845年1月，20歲的湯姆生通過了緊張的畢業(yè)考試。事前，父親和老師們對他都寄予很大的希望。父親確信他能夠穩(wěn)拿第一名，一個主考教授甚至對他的同事說，他們都不配改湯姆生的卷子?？墒强荚嚱視?，湯姆生只得了第二名。直到第二次史密斯獎考試的時候，他才奪得了桂冠。后生可畏湯姆生畢業(yè)以后，首先選擇了電磁學(xué)當(dāng)做進(jìn)軍的目標(biāo)。雖然熱力學(xué)也在他的視野范圍里，但是自從法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)以后，探索電磁的奧秘就成了很多科學(xué)家感興趣的課題，湯姆生也受到強(qiáng)烈的吸引。這個高材生還在兒童時代就被電學(xué)迷住了。他很羨慕法拉第的成就，尤其是對法拉第關(guān)于電力線和磁力線的思想很感興趣。湯姆生掌握了數(shù)學(xué)工具以后，更覺得電磁學(xué)是個大有可為的領(lǐng)域，躍躍欲試。湯姆生的父親卻一心要兒子競選教授席位。當(dāng)時格拉斯哥大學(xué)有位德高望重的物理學(xué)教授要退休，父親非常希望湯姆生能夠接替這個職位。按照當(dāng)時的傳統(tǒng)，必須要對物理學(xué)有實踐經(jīng)驗的人才有資格。為了達(dá)到這個目的，父親特意安排湯姆生去巴黎留學(xué)，給物理學(xué)家雷尼奧（1810～1878）當(dāng)研究生。雷尼奧是搞熱力學(xué)的，曾經(jīng)接受法國政府的委托，測定過比熱常數(shù)。湯姆生一邊聽他的課，一邊給他當(dāng)實驗助手，在熱力學(xué)研究上得到不少啟發(fā)。但是他當(dāng)時的主要精力，還是放在電磁學(xué)上。他在巴黎只逗留了四個多月，就寫了第一篇很有見地的電學(xué)論文，發(fā)表在法國的數(shù)學(xué)雜志上。這家雜志的主編很賞識這個英國青年，曾經(jīng)給了他不小的鼓勵。湯姆生的論文根據(jù)光學(xué)倒影原理，論述了靜電感應(yīng)的電荷分布，這已經(jīng)是個創(chuàng)見；更不簡單的是，他還提出可以用數(shù)學(xué)方法來分析法拉第的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。他這個閃光的思想，比麥克斯韋要早十年！1845年初夏，湯姆生從法國回到劍橋大學(xué)，參加了英國科學(xué)協(xié)會的會

54議。出席這次會議的都是著名學(xué)者，包括法拉第、焦耳（1818～1889）這樣一些世界第一流的大科學(xué)家。相比之下，21歲的湯姆生不過是個孩子。但是他不迷信權(quán)威，在會上大膽發(fā)表自己的見解。這個英俊的青年有些緊張地站在講臺前，介紹自己對電磁學(xué)的研究。他的臉頰因為興奮而微微發(fā)熱，聲音也不由自主地提得很高。湯姆生在會上宣讀的論文，是根據(jù)自己發(fā)表在數(shù)學(xué)雜志上的那篇文章修改的。當(dāng)他談到法拉第的磁力線可以用數(shù)學(xué)公式來表示，談到他發(fā)現(xiàn)的光線在兩塊帶不同電荷的玻璃片之間發(fā)生極化現(xiàn)象的時候，會場上發(fā)出了一陣熱烈的議論。當(dāng)湯姆生回到自己座位的時候，旁邊一個衣著簡樸、態(tài)度和藹的學(xué)者轉(zhuǎn)過臉對他說：“小伙子，你談得不錯??！”“先生過獎了！”年輕人有些不好意思?！拔乙惨恢痹谒伎歼@個問題，”那位學(xué)者直率地說?！罢垎栂壬F姓？”湯姆生很有禮貌地問?！斑~克爾·法拉第?！毕氩坏酵约赫勗挼木故欠ɡ?！湯姆生頓時肅然起敬。法拉第從皮包里取出自己寫的一本電學(xué)專著《電學(xué)實驗研究》遞給湯姆生，建議他抽空讀一讀。接著，他們的話題又回到論文上。湯姆生向法拉第請教，為什么光束通過帶電介質(zhì)會發(fā)生極化現(xiàn)象。法拉第解釋說，這個問題很不簡單，他幾次想用《電學(xué)實驗研究》來驗證，都沒有取得成功?！暗俏蚁嘈?，發(fā)生電感應(yīng)現(xiàn)象的時候，介質(zhì)一定是處在某種特殊狀態(tài)中的?！狈ɡ趫远ǖ卣f，并且表示要繼續(xù)研究這個難題。湯姆生當(dāng)時很想提出來同法拉第合作。他猶豫了一下，沒有把話說出口。法拉第那時已經(jīng)51歲，久病初愈，剛恢復(fù)研究工作。他雖然賞識湯姆生的才能，但是沒有想到這個21歲的后生是最理想的助手。所以，他們探索的目標(biāo)盡管是共同的，特別是湯姆生又精通數(shù)學(xué)，卻沒有能夠攜起手來。這是很可惜的。一個月以后，湯姆生在皇家學(xué)院重新進(jìn)行這項實驗，可惜法拉第已經(jīng)離開了。對他們兩個人來說，都失去了一次最寶貴的機(jī)會。后來，法拉第始終沒有能夠把自己的研究提高到理論的高度；湯姆生的愿望，也要到麥克斯韋手里才能變成現(xiàn)實。以后，湯姆生有好幾次想把自己對電磁的研究總結(jié)成理論性的東西，但是都失敗了。他的主要缺點(diǎn)是不善于吸取別人的長處。他對法拉第雖然很敬重，卻從沒有系統(tǒng)地讀過《電磁學(xué)研究》。對于其他人的著作，他當(dāng)然就更少過目了。有人說，他在40年里沒有認(rèn)真讀過一本書，這話雖然有些夸張，但是也說明了湯姆生的弱點(diǎn)。他在實驗中的一些發(fā)現(xiàn)，有的確實閃耀著天才的光芒，有的卻是重復(fù)了別人早已發(fā)現(xiàn)過的事實。1846年5月，老湯姆生等候已久的機(jī)會終于到來：那位受人尊敬的老教授去世，他的職位空出來了。當(dāng)時大學(xué)提出30個有才干的教師做候選人。湯姆生的父親夢寐以求的，就是要讓兒子坐上教授這把交椅。他一向訓(xùn)誡兒子要把數(shù)學(xué)同物理學(xué)上的實際問題互相結(jié)合起來，對湯姆生一生確實有不小的影響。父親主要是為了適應(yīng)選拔教授的考試的需要，兒子卻因此轉(zhuǎn)向了應(yīng)用工程的研究。走在真理的邊緣

551846年11月1日，湯姆生正式擔(dān)任教授的職務(wù)。他還是悉心研究電學(xué)，而且很有進(jìn)展。法拉第那年從劍橋大學(xué)回去以后，做了大量實驗，研究光的極化，當(dāng)年就取得突破。這位實驗大師發(fā)現(xiàn)：通過玻璃的一束偏振光，它的振動面在磁場作用下會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就是有名的磁致旋光效應(yīng)。法拉第曾經(jīng)喜悅地寫著：“這樣一來，磁力和光有相互關(guān)系就得到證明了！”消息傳來，湯姆生很受鼓舞。在法拉第實驗的啟發(fā)下，湯姆生進(jìn)行了反復(fù)的研究，他用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，對電磁力的性質(zhì)作了有益的探討，還試圖用數(shù)學(xué)公式把電力和磁力統(tǒng)一起來。這確實是一個天才的思想。湯姆生把研究成果寫成了一篇論文。那時，他當(dāng)教授才半個多月。論文完成的時間，是1846年11月28日。湯姆生在當(dāng)天的日記里寫下了這樣的話：“上午十點(diǎn)一刻，我終于成功地用‘力的活動影像法’來表示電力、磁力和電流了?！睂嶋H上，他已經(jīng)走到了電磁理論的邊緣，只要再向前邁進(jìn)一步，就能夠發(fā)現(xiàn)真理。遺憾的是，湯姆生就在這里停步了。他也許朦朧地感覺到了曙光在前，但是卻缺少那種鍥而不舍的精神。他在筆記里匆匆寫下這么一行字：促使我能夠把固體對電磁和電流有關(guān)系的狀態(tài)重新做一番更特殊的考察，我就會超出現(xiàn)在所知道的范圍，不過那是以后的事了。可惜他后來再也沒有做這方面的工作。因此，建立電磁理論的桂冠，就只好讓麥克斯韋來戴了。當(dāng)然，湯姆生的功績也不可否認(rèn)：第一，是他作了開拓性的工作；第二，是他把自己的思想毫無保留地告訴了麥克斯韋。這是湯姆生很偉大的地方。湯姆生沒有能夠把電磁理論的研究進(jìn)行到底，客觀上還有個原因，就是他沒有能夠及時得到法拉第的指導(dǎo)，1847年夏天，湯姆生曾經(jīng)把自己的論文抄寄給法拉第。他在信里是這樣寫的：親愛的法拉第先生：以前，我向你提到過一個問題，那就是用解釋彈性體中“應(yīng)力”分布的方法來解釋電力和磁力之間相同的情況?，F(xiàn)在我寫了一篇論文，只從數(shù)學(xué)上論述了電力和磁力相同的地方。還不敢說這就是關(guān)于電力和磁力分布的理論。假如夠得上稱做理論，它也只是說明了電力和磁力之間存在著必然的聯(lián)系，說明了吸鐵石或者有電流通過的導(dǎo)體，都會產(chǎn)生絕對靜止的磁性現(xiàn)象。如果這個理論能夠成立，把它同光的波動理論聯(lián)系起來，就完全可以解釋磁性使先發(fā)生極化現(xiàn)象的效應(yīng)了。論文隨信附上。信中的精辟見解，在今天看來也是令人驚嘆的。因為當(dāng)時除了法拉第以外，還沒有第二個人把電磁現(xiàn)象和光波聯(lián)系起來?？上У氖?，湯姆生沒有得到法拉第的回信，在關(guān)鍵時刻沒有得到寶貴的指導(dǎo)。正當(dāng)湯姆生在電磁理論的邊緣徘徊的時候，他遇到了焦耳。跟這位大物理學(xué)家結(jié)識以后，他的興趣被引上了另一條道路——熱力學(xué)的研究。一位英國傳記作家在《湯姆生傳》中饒有風(fēng)趣地寫著：說來也怪有趣的，湯姆生在年輕的時候就碰到了兩個大名鼎鼎的實驗家：法拉第和焦耳，可是后來只同其中的一個成了要好的朋友傳記里說的“其中的一個”，指的就是焦耳。湯姆生和焦耳的相遇，是很富有戲劇性的。1845年在劍橋大學(xué)舉行的英

56國科學(xué)協(xié)會的會議，焦耳也參加了。他在會上還作了關(guān)于熱功當(dāng)量的報告。但是那次開會，湯姆生沒有能夠同他結(jié)識。焦耳在1841年發(fā)現(xiàn)了電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的定律，1843年又通過實驗測定了熱功當(dāng)量，為建立能量轉(zhuǎn)換和守恒定律提供了重要的實驗根據(jù)，這在物理學(xué)上是個了不起的發(fā)現(xiàn)。但是，當(dāng)時人們抱著成見，還不理解焦耳工作的意義，皇家學(xué)會也拒絕發(fā)表他的論文。1847年，在牛津大學(xué)召開的英國科學(xué)協(xié)會的會上，焦耳再次宣講自己的理論。這位不屈不撓的實驗家，面對懷疑和非難，堅定地聲稱各種形式的能都可以定量地互相轉(zhuǎn)化，比如機(jī)械能可以定量地轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)時，著名的熱力學(xué)家都認(rèn)為這種轉(zhuǎn)化是不可能的。湯姆生也出席了這次會議，他起初打算等焦耳講完以后馬上站起來反駁，但是，聽完講演就完全明白了焦耳的學(xué)說里包含著真理。會后，他同焦耳親切地交談起來，焦耳深深感到是遇見了知音。當(dāng)時，焦耳是29歲，湯姆生才23歲。后來，他們成了莫逆之交。在焦耳的鼓勵下，湯姆生把注意力轉(zhuǎn)到熱力學(xué)研究方面。結(jié)果，他的天才在電磁學(xué)領(lǐng)域里沒有充分顯示出來，卻在熱力學(xué)的領(lǐng)域里顯示出來了。第二年，他提出了絕對溫標(biāo)。在熱力學(xué)的理論上，他也做出了相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。湯姆生還同焦耳合作，發(fā)現(xiàn)了著名的湯姆生—焦耳效應(yīng)（被壓縮的氣體通過窄孔，進(jìn)入大容器以后，就膨脹降溫）。這個效應(yīng)，為近代低溫工程奠定了重要基礎(chǔ)。海底電纜通信湯姆生結(jié)識焦耳以后，就把大部分精力放到了熱力學(xué)的研究上。轉(zhuǎn)眼之間，幾年過去了。在這幾年里，他在格拉斯哥大學(xué)創(chuàng)建了英國第一所物理實驗室，吸引了不少學(xué)生。后來，這所實驗室成了他的基地。同時，他的家庭生活也發(fā)生了很大變化。1849年，他父親患病去世了。這位教授在世的時候?qū)鹤右蠛車?yán)格，親眼看見愛子成器，臨死的時候內(nèi)心是滿意的。老湯姆生對英國教育也有貢獻(xiàn)。在他去世以后，蘇格蘭的學(xué)校仍舊采用他編的老教科書。據(jù)說，他編的有些教科書再版了將近100次。父親去世3年以后，湯姆生成了家。妻子體弱多病，湯姆生一直對她體貼入微，細(xì)心照料，花了不少時間。1853年，29歲的湯姆生在熱力學(xué)研究方面取得了成就以后，才回過頭來再一次對電磁學(xué)進(jìn)行探索性的研究。他用很精確的實驗，證明了萊頓瓶放電具有振蕩性質(zhì)。實際上這是發(fā)現(xiàn)電磁波的前兆，真理就在眼前，只不過湯姆生沒有充分意識到這一點(diǎn)罷了。湯姆生還用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出電振蕩過程的方程和振蕩頻率的公式。同年，他發(fā)表了《瞬間電流》這篇論文。這不但是湯姆生一生中最出色的一篇論文，而且也是電磁學(xué)史上光采奪目的篇章。在這篇論文里，他指出帶電體的放電有兩種，一種是連續(xù)放電，一種是振蕩放電。如果是振蕩放電，就會形成這樣一種情況：“主要導(dǎo)體最先失去它的電荷，然后得到比起初稍小而正負(fù)相反的電荷，這樣循環(huán)下去一直到無限，而后達(dá)到平衡。”他還認(rèn)為，如果放電頻率太高（電火花爆發(fā)太快），肉眼不能判斷，就可以用惠斯登的“轉(zhuǎn)鏡法”來觀測（6年以后，另一位科學(xué)家證實了這點(diǎn)）。但是，湯姆生沒有繼續(xù)研究下去。第二年，他收到劍橋大學(xué)年輕的畢業(yè)生麥克斯韋向他求教怎樣研究電磁的來信。湯姆生毫無保留地把自己研究的成果

57告訴了他。后來，麥克斯韋沿著湯姆生開辟的道路一直走下去，終于完成了湯姆生沒有完成的事業(yè)。湯姆生為什么沒有堅持到底，有種種原因。最主要的，是當(dāng)時有項舉世矚目的工程——鋪設(shè)第一條大西洋海底電纜，把他吸引住了。湯姆生不是法拉第那樣的實驗科學(xué)家，由于各人的經(jīng)歷、性格、受到的教育和所處的環(huán)境不同，因此，他身上更多地具有工程師的氣質(zhì)，對于實際的應(yīng)用工程更有興趣。這種傾向，在他30歲以后更加明顯。他的“三十而立”，可以說完全立在工程界了，盡管他一直是格拉斯哥大學(xué)的教授。從莫爾斯發(fā)明電報以后，不到20年，電報這種新型通信方式已經(jīng)在世界上流行起來。當(dāng)時無線電還沒有發(fā)明，莫爾斯電報只能進(jìn)行有線傳送，只能在陸地上使用，稱做陸地電報。隨著資本主義的發(fā)展，英國和歐洲大陸以及歐美兩地之間傳統(tǒng)的利用郵船通信的方式，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，于是制造和鋪設(shè)誨底電纜成了最迫切的任務(wù)。1850年，在英法之間的多佛爾海峽鋪設(shè)了最早的海底電纜，但是，它比較短。要制造和鋪設(shè)幾千公里長的海底電纜，工程就艱巨多了，因為有很多理論上和技術(shù)上的問題需要解決。1854年，也就是湯姆生發(fā)表《瞬間電流》的第二年，一個叫克拉克的科技人員發(fā)現(xiàn)了信號延遲現(xiàn)象，也就是信號通過海底電纜的時候，收報比發(fā)報要滯后一定時間。他不能解釋這種現(xiàn)象。湯姆生知道這件事情以后，懷著極大的興趣進(jìn)行了研究。他意識到這個問題是鋪設(shè)長距離海底電纜成敗的關(guān)鍵。因為電纜越長，信號延遲時間越長，而且衰減和失真（從脈沖波變成鐘形波）也就越厲害，甚至?xí)荒苷鬟f電報。經(jīng)過整整一年的系統(tǒng)研究，湯姆生提出了關(guān)于海底電纜信號傳遞衰減的理論，解決了鋪設(shè)長距離海底電纜的重大理論問題。這使他在還沒有肩負(fù)鋪設(shè)大西洋海底電纜重任以前，就已經(jīng)成了這個工程的奠基人。那時，他剛31歲。一個有趣的巧合是，后來麥克斯韋提出電磁理論是31歲，赫茲（1857～1894）證實電磁波的存在也是31歲。1855年，湯姆生發(fā)表了信號傳輸理論的論文。它系統(tǒng)地分析了海底電纜信號的衰減原因，并且指出，由于海水是導(dǎo)體，包著絕緣層的海底電纜同海水組成了一個電容器，這就使信號傳遞有個充放電的過渡過程。如果增大銅線截面面積來減小電阻，加厚絕緣層來減小分布電容，而且使用小電流，就能夠使信號的延滯降低到最小限度。這個理論成了后來設(shè)計海底電纜通信工程的重要理論根據(jù)。1856年，大西洋海底電纜公司正式組成，資本總額是35萬英磅。按照公司章程的規(guī)定，公司董事由各個地區(qū)的股東選定，在股東還沒有分到10％的紅利以前，董事沒有薪金。蘇格蘭的股東選聘湯姆生當(dāng)董事，湯姆生高興地同意了。一個人把工作當(dāng)成了事業(yè)，他是不會計較報酬的。青年電學(xué)家盼望的是把自己的理論拿到實際中去應(yīng)用，在第一條大西洋海底電纜的工程中顯示威力。到1866年4月，歷經(jīng)種種艱難險阻，在第四次沉放大西祥海底電纜時，終于大獲成功，全部工程整整進(jìn)行了10年。

58丁肇中家庭的熏陶1936年，在一個溫馨的春夜，一顆光采奪目的智慧之星，降臨到美國密執(zhí)安大學(xué)的校園里——他就是丁肇中。丁肇中成名后，曾經(jīng)動情地談到自己非同尋常的身世，他說：“我在第二次世界大戰(zhàn)初期，出生在一個主要由教授和革命志士組成的家庭里，我的父母都希望我出生在中國，但在他們訪問美國時，我提早出世，由于這個意外，我成為美國公民，這個突來的小插曲，卻也影響了我的一生?！倍≌刂械母赣H丁觀海和他的母親王雋英在上海光華大學(xué)讀書時相識。他們先后到達(dá)密執(zhí)安大學(xué)攻碩士學(xué)位。丁觀海和王雋英志同道合，互敬互愛，終成伴侶?；楹蟛痪茫蹼h英便懷孕了。經(jīng)過刻苦攻讀，兩位勤奮的年輕人雙雙獲得了學(xué)位，但卻無意久留海外，他們?nèi)找顾寄钭鎳陀H人，決心回國，以科學(xué)救國。1936年初，丁觀海先期回國，到河南焦作化工學(xué)院任教。當(dāng)時王雋英即將分娩，難以承受海上顛簸，獨(dú)自留在了美國。直到這年春天，她懷抱著出生剛3個月的丁肇中歷盡艱辛也回到了祖國。丁觀海教授一家人回國后不久，震驚中外的“七七事變”爆發(fā)了。孩提時代的丁肇中，伴隨著兵慌馬亂的歲月，跟隨父母開始了在全中國范圍的逃難生活。丁肇中的外祖父王以成，早年追隨孫中山先生，在辛亥革命中壯烈犧牲。母親王雋英成年后牢記父親的遺志，決心獻(xiàn)身于報效國家和民族的事業(yè)。當(dāng)時眼看大片國土淪喪，便毅然同丈夫一起攜幼子到后方的重慶參加抗戰(zhàn)工作。抵達(dá)重慶后，丁觀海教授在重慶大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)任教，王雋英在西南教育學(xué)院擔(dān)任了女生指導(dǎo)。由于父母忙于工作，丁肇中由外祖母撫養(yǎng)長大。在丁肇中的記憶中，外祖母給他留下了不可磨滅的印象。她性格剛毅，勇敢，無畏，愛憎分明，給少年丁肇中樹立了做人的榜樣，對他以后的成長產(chǎn)生了重大影響。年復(fù)一年的戰(zhàn)爭，艱難歲月的磨煉，使丁肇中從小就飽嘗了生活的艱辛。由于父母和外祖母的愛撫，使他一次又一次從疾病和死神的威脅下掙脫出來。在戰(zhàn)爭、饑餓、疾病和困苦的境遇中，他漸漸地長大了，進(jìn)入重慶磁器口小學(xué)讀書。丁肇中9歲那年，日本侵華戰(zhàn)爭結(jié)束，他跟隨父母來到南京，進(jìn)入一所小學(xué)讀書。和同年齡的孩子相比，他非?？炭嘤霉?。小小年紀(jì)便常說：“看電影是金錢和時間上的浪費(fèi)，尤其是時間，那是最浪費(fèi)不起的！”后來，他跟隨父母到了臺灣。進(jìn)入中學(xué)以后，他如饑似渴地用功讀書，經(jīng)常與同學(xué)去附近的師范大學(xué)圖書館看書。他讀書非常專心，遇到疑難問題，決不中途退縮，不是查閱參考書籍，就是向老師和同學(xué)請教，直到弄清為止。平時幾乎沒有什么消遣。就這樣，他逐漸在數(shù)學(xué)和物理方面展現(xiàn)出才華和實力，為后來成為一位卓越的物理學(xué)家奠定了堅實的基礎(chǔ)。不同尋常的圣誕禮物1956年9月，剛在臺灣讀了一年大學(xué)的丁肇中只身踏上了赴美求學(xué)的征程。抵達(dá)美國后，他寄住在布朗教授家中。作為密執(zhí)安大學(xué)工學(xué)院的學(xué)生，第一年他是在語言不通、生活環(huán)境不同、學(xué)習(xí)困難的情況下度過的。后來，

59他發(fā)現(xiàn)自己不太喜歡機(jī)械制圖，卻對數(shù)學(xué)和物理發(fā)生了濃厚興趣，于是便轉(zhuǎn)到理學(xué)院讀書。1957年暑假時，他讀了一本名叫《原子光譜》的書，第一次接觸到光子的概念，以及光子在原子物理上的作用。大學(xué)即將畢業(yè)時，丁觀海教授寄來一本《量子電動力學(xué)》，作為圣誕禮物送給他。量子電動力學(xué)（QED），是研究微觀粒子運(yùn)動的科學(xué)。這門科學(xué)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類對自然界各種客觀規(guī)律的認(rèn)識，已經(jīng)深入到微觀世界，大大促進(jìn)了原子物理、固體物理和核物理等學(xué)科的發(fā)展。丁肇中對父親送的禮物愛不釋手，他反復(fù)研讀這本書，并論證了書里的許多方程。從此，量子電動力學(xué)理論成了丁肇中最喜歡鉆研的科學(xué)。父親送給他的這一不同尋常的圣誕禮物，在這位未來實驗物理巨匠的心中播下了不滅的火種。這時他雖然還是一個不為人知的大學(xué)生，然而在心中卻萌發(fā)了一個念頭：把自己的一生獻(xiàn)給物理學(xué)。他清楚地知道自己選擇的是一條充滿艱難險阻的道路，但他堅信只要埋頭苦干，潛心鉆研，普通人也能作出輝煌的業(yè)績。1959年夏天，丁肇中讀完大學(xué)，同時獲得了數(shù)學(xué)和物理學(xué)兩個學(xué)位。大學(xué)畢業(yè)后，他獲得了美國奧克瑞奇中心從事粒子物理研究的獎學(xué)金。正當(dāng)準(zhǔn)備赴普林斯頓高等研究所工作時，他結(jié)識了在密執(zhí)安大學(xué)建筑系讀書的凱·路易絲·庫妮。于是，他放棄了去普林斯頓的計劃，決定繼續(xù)留在密執(zhí)安大學(xué)攻讀博士學(xué)位。1960年11月23日，丁肇中同凱·路易絲·庫妮結(jié)為伉儷。而后，他進(jìn)入密執(zhí)安大學(xué)物理研究所，不久又來到舊金山附近的伯克利電子直線加速器中心，邁上了成為實驗物理巨匠的征程。驗證QED從學(xué)生時代起，丁肇中就善于深刻地獨(dú)立思考各種問題，因而剛出校門，便接連做出了驚人的成績。丁肇中來到哥倫比亞大學(xué)工作的第二年，哈佛大學(xué)的一位很有名的教授做了一個光子產(chǎn)生電子的實驗，實驗結(jié)果認(rèn)為量子電動力學(xué)（QED）是錯誤的。1965年，康乃爾大學(xué)的教授們重復(fù)了這個實驗，宣稱得到的結(jié)果和哈佛大學(xué)教授的意見是一致的。丁肇中對著名物理學(xué)家和教授們得出的這一結(jié)論感到困惑不解。一天，他找到萊德曼教授說：“我可不可以重復(fù)一下這個實驗？”萊德曼聽了，不以為然地說：“這恐怕很困難，因為你從來沒有在電子加速器上工作過，也不是很有名的教授，物理學(xué)界也沒有人支持你?！比R德曼教授的勸阻，并未能使丁肇中止步。他想：自然科學(xué)不是以多數(shù)為主的科學(xué)，并沒有少數(shù)服從多數(shù)的原則；恰恰相反，往往是少數(shù)人的意見是對的，因而糾正了多數(shù)人的看法；科學(xué)家的責(zé)任是去發(fā)現(xiàn)自然的真相，而不是盲目地人云亦云。既然在美國難以檢驗量子電動力學(xué)，那只好去德國了。他的想法得到了德國電子同步加速器中心（DESY）負(fù)責(zé)人的熱情支持。1965年10月，丁肇中風(fēng)仆仆地到達(dá)漢堡后，DESY給他配備了一個小組，找了幾名助手，便開始了緊張的工作。起初，聽說做實驗所需的磁鐵要一年之后才能制造出來，他覺得時間太長了，決定自己設(shè)計出另一個譜儀。為此，他每天睡眠不超過二三個小時。為了實驗，還制作了各種計數(shù)器。那時德國在高能物理研究方面，無論是實驗設(shè)備還是研究水平，都遠(yuǎn)比美國落后。實驗是在6個GEV的加速器上做的，為了取得確切數(shù)據(jù)，丁肇中就住在靠近技術(shù)廳的屋子里，沒有回過家，總是全神貫注地盯著所有的計數(shù)器。經(jīng)過反復(fù)

60檢驗，包括改變實驗條件，改變電子學(xué)條件，證明實驗結(jié)果是對的，QED是對的。在斯坦福學(xué)術(shù)討論會上，丁肇中報告了實驗結(jié)果，用大量確鑿的數(shù)據(jù)說明“QED是正確的”，并指明了哈佛大學(xué)教授們的實驗失敗的原因。他的報告引起了極大轟動，這一實驗使他成為令人崇敬的知名學(xué)者。尋找J粒子1971年，丁肇中懷著渴求科學(xué)真理的急切心情，雄心勃勃地來到紐約附近的布魯克海文實驗室，開始了尋找J粒子的艱苦歷程。著名的布魯克海文實驗室，地處美國東海岸一個名叫長島的地方，這里空氣新鮮，樹木蔥郁，猶如世外桃源。在這里，科學(xué)家們正借助高能加速器的巨大威力探索著原子核里的各種粒子的奧秘。丁肇中經(jīng)過同工作人員反復(fù)討論，決定在一臺能量為30億電子伏特的質(zhì)子同步加速器和相應(yīng)的探測器上進(jìn)行實驗。這次實驗異常艱巨，丁肇中曾對此作過一個生動的比喻，他說：“在雨季的時候，一個像波土頓這樣的城市，一秒鐘之內(nèi)也許要降落下千千萬萬的雨滴，如果其中的一滴雨有著不同的顏色，我們就必須找出那滴雨！”這次實驗因非常冒險，又花費(fèi)昂貴，曾受到許多非議。比如，它除了需要復(fù)雜精密的加速器和探測器外，為了防止實驗進(jìn)行過程中原子核分裂造成的嚴(yán)重輻射，在實驗區(qū)里共用了1萬噸水泥塊、100噸鉛、5噸鈾、5噸硼砂作屏障物。實驗開始后，丁肇中和他的助手們?nèi)找故睾蛟谝慌_臺閉路電視機(jī)前，密切注視著各種儀器的工作情況。忽然，儀器上出現(xiàn)了危險信號：盡管用了大量的屏障物，在實驗區(qū)仍然出現(xiàn)了很強(qiáng)的核輻射?！懊【烤钩鲈谑裁吹胤侥?？??這么大劑量的輻射，顯然人是受不了的！難道實驗真的因此不能進(jìn)行下去嗎？”丁肇中翻來覆去地思考著。沉思良久，他又醒悟過來：“作實驗就好像打仗一樣，不能有絲毫的猶豫和動搖，現(xiàn)在唯一的辦法是盡快設(shè)法查明輻射的來源，使實驗按照原定的計劃進(jìn)行下去，而不是半途而廢！”丁肇中就是這樣一位非常勇敢、堅定而又沉著的科學(xué)家，他決不因為出現(xiàn)一點(diǎn)風(fēng)險就放棄自己的整個計劃。在他和助手們的精心檢查下，很快找到了漏洞——用來阻擋發(fā)射質(zhì)子束流的阻塞物的頂端這樣一個十分重要的地方，卻沒有任何屏障！漏洞堵塞后，輻射立即降到了安全水平。實驗繼續(xù)進(jìn)行，從4月8月，整整緊張地工作了4個月。他們常常是通宵達(dá)旦，夜以繼日地工作；有時，過了午夜他還守在儀器旁，一直工作到凌晨才回宿舍睡覺。丁肇中對自己對別人都要求十分嚴(yán)格，為了求得絕對準(zhǔn)確的實驗結(jié)果，他每作一次實驗，常常不是重復(fù)驗證一次，兩次，而是不厭其煩地重復(fù)多次，直到結(jié)果是千真萬確才罷。他認(rèn)為，在科學(xué)的道路上，不腳踏實地的工作，不付出艱苦的勞動，就不可能前進(jìn)；松松垮垮，舒舒服服，是搞不出名堂的。1974年8月的一天，奇跡終于出現(xiàn)了：他們將一束能量很高的質(zhì)子束流打在鈹?shù)脑雍松?，發(fā)現(xiàn)了一個重量比質(zhì)子重3倍的新粒子。在這個空前的重大發(fā)現(xiàn)面前，丁肇中既沒有欣喜若狂，也沒有深信不疑，卻表現(xiàn)得十分冷靜謹(jǐn)慎。他為了證實自己的實驗結(jié)果是科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，緊接著又用不同的

61方法把新粒子散布到探測器的不同部位去，又領(lǐng)導(dǎo)助手們運(yùn)用不同的計算程序進(jìn)行檢驗，仔細(xì)檢查了所有的儀器和工作環(huán)境，確認(rèn)實驗結(jié)果是完全正確的。至此，丁肇中才和他的助手們懷著無比興奮的心情，決定把這個新粒子命名為J粒子。J粒子的發(fā)現(xiàn)，引起各國科學(xué)家和學(xué)者的空前注目和轟動，也使一度沉寂的國際高能物理學(xué)界重新活躍起來。J粒子的問世，好比敲開了一個基本粒子家族的大門，給高能物理學(xué)的研究展示了嶄新的前景?？涨耙?guī)模的L3實驗近年來，凡到過歐洲核子研究中心訪問的人們，在這個碩大的核子研究機(jī)構(gòu)的墻壁上，都能看到一張式樣奇特的掛圖，圖的背景是風(fēng)景秀麗的日內(nèi)瓦城，圓圈的中心則印著三個大寫的英文字母：LEP。這是迄今為止世界上最大的正負(fù)電子對撞機(jī)的示意圖。這臺周長27公里，跨越瑞士和法國的巨型粒子加速器，能量高達(dá)1300億電子伏特，它用相當(dāng)一個城市的電力，讓正負(fù)電子在1秒/億的時間里碰撞。在對撞機(jī)的四周，設(shè)置著粒子探測系統(tǒng)，正負(fù)電子注入環(huán)中，反向流動，進(jìn)行對撞。首期工程中建立的四個不同的大型探測系統(tǒng)，月的是高精度地測量對撞中產(chǎn)生的粒子的各種性質(zhì)，包括它們的方向、通過的時間、能量、電荷、質(zhì)量等等參數(shù)。早在這臺世界上最大的正負(fù)電子對撞機(jī)動工興建之初，國際上許多物理學(xué)家就紛紛提出實驗計劃，希望能“中標(biāo)”。然而在由各國組成的委員會進(jìn)行的無記名投票中，丁肇中提出的L3實驗計劃以壓倒多數(shù)獲得通過。后來，美國、前蘇聯(lián)、瑞士、德國、法國的物理學(xué)家與工程人員都競相參與這一實驗。所謂L3實驗即模擬宇宙的形成，也就是大爆炸，要創(chuàng)造這種條件，模擬宇宙開始的情形。這一實驗同其他實驗的不同之處，按丁肇中的解釋是：“能高精度地測輕子，我們將尋找粒子質(zhì)量的起源，正負(fù)電子對撞，對撞產(chǎn)生電子、u子、丟失的粒子；通過不同的能量尋找新粒子?！比祟愐?guī)?？涨暗腖3實驗，耗費(fèi)了丁肇中大量的時間和精力。由于實驗極為復(fù)雜，牽涉的學(xué)科又多，加之許多國家合作進(jìn)行，他作為這一實驗項目的總負(fù)責(zé)人，每天的工作量大得驚人。特別是在L3實驗準(zhǔn)備工作期間和實驗開始以后，丁肇中可謂日理萬機(jī)。這項由14個國家的460多位物理學(xué)家和600多位工程技術(shù)人員參加的實驗，共有4個巨型探測器，這些探測器不僅物理設(shè)計構(gòu)思復(fù)雜新穎，而且所需的原材料都沒有成品。為確保實驗成功，丁肇中從領(lǐng)導(dǎo)科技人員研制探測器開始，便年復(fù)一年地在世界各地奔波。探測器設(shè)計出來以后，丁肇中和他的合作者們首先遇到的問題是：大量的錯酸鉍晶體從哪里來？當(dāng)丁肇中了解到前蘇聯(lián)有氧化鍺，中國有氧化鉍，上海硅酸鹽研究所有可能研制出大量BGO晶體時，他當(dāng)即飛往前蘇聯(lián)帶上氧化鍺，再飛到上海，直到幫助硅酸鹽所研制出大量合格的BGO晶體為止。又如L3實驗用的u子探測器，它的主要部件是在美國的波士頓制造，激光校正系統(tǒng)在瑞士制造，強(qiáng)子量能器則由前蘇聯(lián)、中國和美國科學(xué)家共同設(shè)計。在它們研制過程中，丁肇中也傾注了大量心血。總之，參加L3實驗的各國科學(xué)家們能夠不分國籍，不分政治見解，親密無間地完成如此空前復(fù)雜的大規(guī)?？茖W(xué)實驗，理應(yīng)歸功于丁肇中不帶任何偏

62見的組織與領(lǐng)導(dǎo)。丁肇中在談到他所從事的這項實驗時，指出：“人類早期認(rèn)為物質(zhì)的始元是水、土；這個世紀(jì)初進(jìn)一步認(rèn)識到所有物質(zhì)由化學(xué)元素組成；后來發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、電子，觀念改變了；現(xiàn)在，科學(xué)家們則認(rèn)為物質(zhì)由夸克組成；可是問題是：為什么宇宙中只有五種夸克？為什么只有電子、u子？輕子有多大？輕子人們每天都用到它，輕子的體積太小了，人們不能測量，為什么物質(zhì)有質(zhì)量？因此，我們有興趣做這個實驗。”目前，丁肇中正全力以赴地帶領(lǐng)著千百位科學(xué)家日日夜夜致力于探索物質(zhì)微觀世界的奧秘。人們熱烈期待著丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的L3實驗，把宇宙間的幾種力統(tǒng)一起來，這不僅對深刻理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)有深遠(yuǎn)意義，而且在未來的二三十年內(nèi)，有不可估量的應(yīng)用價值。

63