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物理學發源地 這走出30位諾獎得主
物理學發源地 這走出30位諾獎得主物理學發源地 這走出30位諾獎得主
左圖 從1874年開始，卡文迪許實驗室壹直在劍橋市自由學校路，1974年搬到西劍橋。照片攝於1907年。圖片來源：劍橋大學卡文迪許實驗室官網 右圖 位於西劍橋的卡文迪許實驗室。圖片來源：劍橋獨立團體網
英國劍橋大學卡文迪許實驗室只是壹棟古色古香的3層樓房，看上去並不宏偉，但就是這樣壹個地方，被稱為“諾貝爾獎的搖籃”，自1895年諾貝爾獎創立以來，該實驗室共有30位成員獲獎，為物理學的發展創造了豐功偉績。
世界物理學“發源地”
作為近代科學史上第壹個社會化和專業化的科學實驗室，自1874年成立以來，卡文迪許實驗室壹直身處物理學發現的最前沿。
卡文迪許實驗室取名源自亨利·卡文迪許，他最重要的成就是完成了測量萬有引力常量的扭秤實驗，使牛頓的萬有引力定律成為壹個精確規律，同時也為它提供了最重要的實驗佐證。其創始人詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出的電磁理論及麥克斯韋方程組，在物理學上具有劃時代的意義。第叁代主任約瑟夫·約翰·湯姆遜發現了電子，終結了20年的原子物理大討論，導致了1920年代量子力學的出現。在湯姆遜擔任主任期間，威爾遜發明了雲室——最早的帶電粒子徑跡探測器，促進了正電子、繆子等的發現；歐內斯特·盧瑟福發現了人造核裂變，證實了原子的中心存在著原子核。這些非凡的進步開創了現代物理學。
在盧瑟福的任期內，弗朗西斯·阿斯頓發現了化學元素的同位素；帕特裡克·布萊克特首先拍攝了人工核相互作用；詹姆斯·查德威克發現了中子；約翰·考克羅夫特和歐內斯特·沃爾頓實現了第壹個由加速高能粒子誘導的受控核解體，以及首次通過實驗證明了E=mc^2。
在湯姆遜和盧瑟福這對師徒的帶領下，卡文迪許實驗室鑄造了物理學的半壁江山，被稱為“世界物理學的發源地”。此後，卡文迪許實驗室在計算機斷層掃描（CT）、X射線晶體學、DNA結構的測定、血紅蛋白結構的標定、脈沖星探索等領域，都作出了巨大貢獻。
從電磁到原子、從微小的DNA到廣袤的天體物理，諸多具有劃時代意義的新發現使卡文迪許實驗室科學家30次登上諾貝爾獎領獎台。其中第壹位獲獎者是實驗室第贰代“掌門人”瑞利勳爵，他因測定了氬氣的密度和性質而獲得1904年諾貝爾物理學獎，而最新獲獎者則是2019年諾貝爾物理學獎獲得者迪迪埃·奎洛茲，因為“發現了圍繞其他類太陽恒星運行的系外行星”。
注重科研精神和人才培養
為什麼卡文迪許實驗室能夠取得如此巨大的成功？
“我覺得最重要的是注重科學精神的傳承和人才的培養，劍橋大學把對學生的培養放在第壹位。”中國科學技術大學上海研究院執行院長陸朝陽教授壹針見血地指出。2008年，陸朝陽獲英國政府獎學金和劍橋海外基金資助，負笈卡文迪許實驗室。
在人才培養方面，陸朝陽說，最典型的例子是盧瑟福。盧瑟福不但自己獲得了諾貝爾化學獎，其學生中更有多達11人獲得了諾貝爾獎。為傳承卡文迪許實驗室的精神，陸朝陽本人也非常注重學生的培養，其學生中不乏青橙獎得主、全球華人(专题)物理學會優秀博士論文獲得者等。
中科院物理所量子體系光電子學課題組組長許秀來教授曾在卡文迪許實驗室學習10年之久，他對科技日報記者表示：“卡文迪許實驗室非常重視教學，我在此學習和工作期間，凝聚態量子理論壹課是當時的系主任皮特·李特爾伍德主講，所有習題課基本都是正式職工甚至教授主講，而且每次習題課都是小班，只有2—3人。教師的態度非常認真，我記得第壹次帶實驗課培訓，主講老師告訴我們‘不要試圖愚弄學生，你必須嚴陣以待’。”
重視教學壹直是卡文迪許實驗室的優良傳統。此前，物理學意味著理論物理學，被認為是數學家的領域。而在麥克斯韋的主持下，卡文迪許實驗室主張用實驗方法揭示自然現象、本質及其規律，並運用數學分析建立物理理論，再通過實驗檢驗理論。在他的課程上，不僅講理論，還會用實驗予以輔助，要求學生在上課的過程中，自己動手制造儀器，進行實驗研究，以此加深對理論的印象和理解。
陸朝陽表示：“這些方式方法激發了學生們的科學探索激情，鍛煉了他們的動手能力，也潛移默化地培養了他們的科學精神。”
營造自由的學術氛圍
陸朝陽進壹步指出，卡文迪許實驗室營造了非常自由的學術氣氛，這裡鼓勵奇思妙想，給予學生充分的自由去探索他們感興趣的問題，學生也可以自由選擇導師。
卡文迪許實驗室的這壹氛圍源自麥克斯韋，在他的課上，只要學生有好想法，可以和任何人分享、交流和探討。
許秀來對此印象深刻，他說：“卡文迪許實驗室不同課題之間、同事之間的討論相對開放，大部分時間學術討論是自由的，學生可以直接指出老師觀點的錯誤。”
這種良好的自由學術的氛圍，使實驗室碰撞出了各種各樣不同形式的思想火花。
“卡文迪許實驗室也鼓勵學科之間的交叉，最有名的例子就是DNA分子螺旋結構的發現。”陸朝陽說。這或許可以解釋，作為劍橋大學的物理學實驗室，卡文迪許實驗室何以湧現出那麼多“跨界明星”，將化學獎和生理學或醫學獎收入囊中。
縱觀卡文迪許實驗室這100多年的發展歷程，盡管不同“掌門人”的領導風格不同，但對於壹個偉大的實驗室來說，能讓其在時代的變遷中永遠熠熠生輝的，是身處其中的人殫精竭慮探索科學奧秘、追求科學真理的熱情，是嚴謹求實的科研作風和自由開放的學術氛圍。
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