物理实验室的典范卡文迪什实验室.doc

物理实验室的典范——卡文迪什实验室在现代物理学的发展中实验室的建设更具有重要意义。卡文迪什实验室作为20世纪物理学的发源地之一它的经验具有特殊的意义。卡文迪什实验室相当于英国剑桥大学的物理系。剑桥大学建于1209年历史悠久与牛津大学遥相对应。卡文迪什实验室创建于1871年1874年建成是当时剑桥大学校长W.卡文迪什(WilliamCavendish)私人捐款兴建的(他是H.卡文迪什的近亲)这个实验室就取名为卡文迪什实验室。当时用了捐款8450英镑除盖成一座实验室楼馆外还采购了一些仪器设备。英国是19世纪最发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展为研究单位适应了19世纪后半叶工业技术对科学发展的要求促进了科学技术的开展。随着科学技术的发展科学研究工作的规模越来越大社会化和专业化是必然趋势。剑桥大学校长的这一做法是有远见的。当时委任著名物理学家麦克斯韦负责筹建这所实验室。1874年建成后他当了第一任实验室主任直到他1879年因病去世。在他的主持下卡文迪什实验室开展了教学和科学研究工作初具规模。按照麦克斯韦的主张物理教学在系统讲授的同时还辅以表演实验并要求学生自己动手。表演实验要求结构简单学生易于掌握。麦克斯韦说过：“这些实验的教育价值往往与仪器的复杂性成反比学生用自制仪器虽然经常出毛病但他们却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖而不敢拆成零件。”从那时起使用自制仪器就形成了卡文迪什实验室的传统。实验室附有工间可以制作很精密的仪器。麦克斯韦很重视科学方法的训练也很注意前人的经验。例如：他在整理一百年前H.卡文迪什留下的有关电学的论著之后亲自重复并改进卡文迪什做过的一些实验。同时卡文迪什实验室还进行了多种实验研究例如：地磁、电磁波的传播速度、电学常数的精密测量、欧姆定律、光谱、双轴晶体等等这些工作为后来的发展奠定了基础。麦克斯韦去世后瑞利(即J.W.斯特拉特)继任卡文迪什实验室主任。瑞利在声学和电学方面很有造诣。在他的主持下卡文迪什实验室系统地开设了学生实验。1884年瑞利因被选为皇家学院教授而辞职由28岁的J.J.汤姆生继任。J.J.汤姆生对卡文迪什实验室的建设有卓越贡献。在他的建议下从1895年开始卡文迪什实验室实行吸收外校及国外的大学毕业生当研究生的制度一批批优秀的年轻学者陆续来到这里在J.J.汤姆生的指导下进行学习和研究。卡文迪什实验室建立了一整套培养研究生的管理体制树立了良好的学风。他培养的研究生中有许多后来成了著名科学家例如卢瑟福、朗之万、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、里查森、巴克拉等人其中多人获得了诺贝尔奖对科学的发展有重大贡献有的成了各研究机构的学术带头人。J.J.汤姆生领导的35年中间卡文迪什实验室的研究工作取得了如下成果：进行了气体导电的研究从而导致了电子的发现;放射性的研究导致了α、β射线的发现;进行了正射线的研究发明了质谱仪从而导致了同位素的研究;膨胀云室的发明为核物理和基本粒子的研究准备了条件;电磁波和热电子的研究导致了真空管的发明和改善促进了无线电电子学的发展和应用。这些引人注目的成就使卡文迪什实验室成了物理学的圣地世界各地的物理学家纷纷来访把这里的经验带回去对各地实验室的建设起了很好的指导作用。1919年J.J.汤姆生的职位由卢瑟福继任。卢瑟福更重视对年轻人的培养。在他的带领下查德威克发现了中子;考克拉夫特和沃尔顿发明了静电加速器;布拉开特观测到核反应;奥里法特发现氚;卡皮查在高电压技术、强磁场和低温等方面取得硕果。1937年卢瑟福去世由W.L.布拉格继任卡文迪什实验室教授。在他的领导下卡文迪什实验室的主攻方向由核物理改为晶体物理学、生物物理学和天体物理学在新的形势下实现了战略转折。以后是固体物理学家莫特和皮帕德(A.B.Pippard)主持。70年代以后古老的卡文迪什实验室大大扩建仍不失为世界著名实验室之一。