按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
这种中性粒子如果真的被发现，那么，它一定是一种异乎寻常的，同时又是
极难对付的东西。卢瑟福说道：“它能自由地穿过物体，但却不能把它控制
在一个密封的容器中。”
卢瑟福预言并作了描述的这种粒子就是后来所说的中子，它是12年后，
查德威克在卡文迪许实验室里发现的。
1920年夏季，在不列颠学会会议上，卢瑟福提议应当把在原子研究人员
中使用的古怪离奇的用语统一起来。汤姆生曾主张带有负电荷的微小粒子应
当称作电子。卢瑟福曾证明氢核是其他元素原子核的组成部分，他建议称这
种氢核为“质子”。这个名称就这样固定下来并沿用至今。
卢瑟福大约50岁就进入了科学界“老前辈”的行列。他应邀参与各种各
样的事务，世界各国很多大学授予他荣誉学位。为了把更多的时间用在科学
研究上，他不得不拒绝世界各国聘请他去讲学的大部分邀请。
卢瑟福实验中最优秀的助手之一阿斯顿在从事同位素研究中发现，氯气
存在着两种不同的类型，两种类型的氯是以大约2∶1的比例混杂在一起的。
这引起了卢瑟福的注意。他不断地思考着关于原子分裂的各种问题，以及与
此有关的同位素问题。卢瑟福向自己提出了一个问题——氢本身有没有同位
素？如果有的话，那么其中一个的原子量应当是另一个的二倍。卢瑟福预料
到氢有一种比平常的氢重一倍的形式。重氢与氧构成了一种叫做重水的化合
物。12年后，美国科学家尤里发现了氢的这种同位素，并给它取名氘（dāo）。
卢瑟福还在煞费苦心地思索着一个问题——正电子的存在。当时很多物
理学家都认为一定存在着正电子。有些人企图把氢核称作“正电子”，卢瑟
福则坚持用“质子”这个名称。他说：“质量比氢核小得多的带正电单位的
粒子将来可能被发现。”他这番话几乎是在美国物理学家安德生发现正电子
前10年说的。卢瑟福的创造性想象力，使他能够敏锐地预见未来的中子和正
电子。
对科学事业的满腔热情和辛勤劳动，使卢瑟福和他的助手、学生们获得
了崇高的荣誉和奖赏。在1922年的一年中，卢瑟福获得皇家学会授予的科普
利奖章；索迪获得诺贝尔物理奖金，阿斯顿获得诺贝尔化学奖金，玻尔获得
诺贝尔物理奖金。作为卡文迪许实验室主任卢瑟福始终满怀热情地去扩展他
的那些发现，并把这些发现运用到更广泛的领域里去。他继续用α粒子轰击
各种元素的原子，以便弄清原子结构的一些问题。他与助手查德威克用α粒
子轰击某些元素时，发现了一些事先完全没有预料到的情况。对某些元素来
说，入射α粒子的射程要比射出的粒子的射程短得多。进一步实验表明，原
子核正在发生一次真正破裂。这种破裂是极为罕见的现象，铝便是产生如此
惊人的结果的元素之一，但它的一再发生却足以说明，这决不是纯属偶然的
现象，而是某种相当有规则地发生着的现象。
… Page 16…
新闻记者们当时正谈论原子分裂，卢瑟福等人的这一实验没有取得新闻
轰动效应。尽管如此，他一有机会仍然非常乐意向某些对科学感到兴趣的非
科学的朋友们做些解释工作。1923年，卢瑟福在皇家学会连续六次作了关于
“原子射线和性质”、“α粒子的生命史”的演讲。他用通俗易懂的语言讲
述了前60年左右的时间里所取得的科学发现。同年秋天，他又在大不列颠学
会利物浦聚会上发表演说。不久，卢瑟福参加了皇家学会在伦敦召开的一次
原子核结构的讨论会。另外，他还做了许多科学普及工作，并吸收了两名得
力助手威尔逊和卡皮查。
1924年12月，卢瑟福正式接到通知，他将要被授予1925年的新年荣誉
勋位。当时在英国，只有最伟大的人物才能获得勋位，科学家中能够得到这
种荣誉的寥寥无几。但是卢瑟福是非常谦虚的，他把个人的贡献归功于国王
对科学的重视与提倡。
他的社会活动更加频繁，但无论如何他不容许这些事妨碍他在剑桥所进
行的主要研究任务。他正在和查德威克计划着使用一种改进的计数显微镜，
对元素作一次系统的检查。
1925年，卢瑟福当选为英国皇家学会的主席，这是英国科学家们所能获
得的最高的职位。从此，他的礼节性的社交活动更加频繁起来。在此期间，
主任助理卡皮查定期向他汇报实验室的工作，并希望他能回到实验室中来，
以解决实验中的一些疑难问题。但是卢瑟福因多年劳碌，身体和精力已远远
不及过去了，加上社会活动较多，在一段时间里无法回到实验室。
1926年在不列颠学会牛津会议上，卢瑟福报告了他和查德威克最近用α
粒子轰击像镁、铝等轻金属的原子核的实验。
1927年，卢瑟福在帝国科学学院向物理学会发表演讲。他指出：“看来
很清楚，在如此之小的距离内，适用于带电粒子间的普通的力学定律显然已
经破产了。”他认为，过去那种把原子核看成是坚硬球体的看法，肯定是错
误的，人们必须对某些复杂的问题，作深入细致的研究。
1929年10月，当卢瑟福从外地返回卡文迪许实验室的时候，碰到了一
个非常奇特的问题。当时，科学家们发现了一种镭的衍生物，它放射出一个
在空气中射程达3英寸的α粒子，而从铀原子核中射出来的α粒子则只有1
英寸的射程。这一重要发现对卢瑟福启发很大。他提出，既然这种粒子具有
如此强的穿透力。为什么不能用镭的衍生物的α粒子来射击铀原子呢？
这一新的课题提出后，他们多次进行了实验，结果都未能达到预想的效
果，不过，从这些实验中，我们可以看出卢瑟福的惊人的想象力和勇于创新
的精神。
正当卢瑟福把自己的全部精力倾注在事业上时候，1930年12月30日，
他的独生女儿爱琳·玛丽不幸去世。这突然的打击，使卢瑟福悲痛万分。在
很长的一段时间内，他沉浸在无法克制的悲哀之中。人们发现他变老了，高
大挺直的身躯也变得弯曲了，他明亮的眼睛有时笼罩着一层忧伤。但是，卢
瑟福以顽强的毅力克制自己，继续从事他的科学研究事业。在此不久实验室
取得的又一辉煌成就，使他从家庭的不幸中摆脱出来。
在卢瑟福的全面指导下，卡文迪许的查德威克做了多年耐心的研究后，
于1932年发现了原子核中的中性粒子（即中子），从而证实了卢瑟福的预见。
查德威克认为如果他们在 1920年听了卢瑟福的报告，他们会更早地发现中
子。虽然在1932年大家都认为这一发现很重要，但是当时没有一个人意识到
… Page 17…
它对人类的巨大意义。这一意义在10多年后才以震撼世界之势表现出来——
用于制造原子弹和氢弹。但卢瑟福和查德威克当时显然没有意识到中子将会
多么重要！
同年，卡文迪许实验室的科克罗夫特和瓦尔顿这两位才能卓越的年轻
人，设计出一台60万伏的高压倍加器，成功地完成了人类历史上第一次原子
核人工裂变：用约12。5万电子伏的能量使锂嬗变为氦。其效果比过去人们所
知的任何一次原子转变都更为惊人。这台仪器以卢瑟福的一本书名《当代炼
金术》来命名，在科学界震动很大，许多报纸都在头版位置刊登了这条新闻。
1932年4月20日，卢瑟福向皇家协会介绍了这台仪器。他虽然用十分平静
和不加渲染的语调来叙述这件事，但与会者都有一个共同的感觉：一个新时
代——原子时代即将到来。
接着，卢瑟福指导他的学生在实验室里进行了元素的人工嬗变。经过一
系列的实验，一种元素锂被另一种元素氢所渗透，分裂成两个氦原子。善于
猎奇的报纸抓住了这一重要消息。并以显著位置刊登了这条新闻——“原子
分裂了！”在一片吵嚷声中，有些神经质的老太婆忙着给报社写信，焦虑地
询问世界是否已经到了末日。新闻记者也竭力为卢瑟福及其助手们正在剑桥
进行的原子转变工作欢呼喝彩，天真地提出现代的炼金术士是否会很快地“制
造出金子”来。卢瑟福为此发表了公开声明，对那些天真的臆测驳斥说：“把
一种金属变成另一种金属并不是不可能的。不过，至少在相当长的一段时间
里，企图使之商品化的可能性是不存在的。”
1933年9月，卢瑟福在不列颠学会发表了演说，针对报纸上的一种意见
——将来总有一天，原子能要成为工业的一个动力，他发表了自己的看法：
“通过这些方法，我们可能获得比目前提供的质子高得多的能量，但一般说
来，我们不能指望通过这种途径来取得能量。这种生产能的方法是极端可怜
的，效率也是极低的。把原子嬗变看成是一种动力来源，只不过是纸上谈兵
而已。”
在上述演讲之后20年内，英国建成了一座原子能发电站，在核能源被广
泛利用的今天，我们看这段话更会感到不值一驳。卢瑟福曾作出过很多预测，
虽然历来都是正确的，但这一次，与会者大多数人都感到他对将来利用原子
能的可能性，未免过于悲观了。卢瑟福为什么如此低估他和他的助手们的研
究成果呢？为什么连普遍老太婆都看到的原子前景，而在实验中证实了这种
前景确实存在的科学家反而讳莫如深呢？
这是个谜，有些人企图揭示这个谜。有的说，这是卢瑟福在他一帆风顺
的科学生涯中走错了几乎是仅有的一步。他对于将来利用原子能的可能性如
此悲观，是因为当时人们尚不知道存在铀的同位素——铀…235，也没有掌握
利用中子的方法，建造原子能发电站所要依据的原子反应堆原理，当时也还
没有形成。又有的说，卢瑟福作为一个实验物理学家无疑是杰出的，但他对
待理论的物理学，特别是对当时取得了重大成就的量子力学是没有好感的。
还有一种说法：由于卢瑟福和他的助手们在实验中亲眼看到了原子能的巨大
威力，当社会上吵吵嚷嚷的时候，为了避免更大的混乱和恐惧，于是把一般
人都能看得出的利用原子能的前景，用秘而不宣的办法回避过去。但是，不
管怎么说，卢瑟福为原子时代的到来奠定了基础，在打开原子世界的大门这
一划时代的行动中，他和他的学生、助手起了最重要的、决定性的作用。
… Page 18…
八、最后的岁月
1932年，科克罗夫特和瓦耳顿在卡文迪许实验室成功进行原子分裂实
验，他们的主任卢瑟福已经年满60岁。这时的卢瑟福并没有意识到，在他的
生命历程中，只剩下屈指可数的6个年头了。然而，卢瑟福直到生命的最后
一刻，也还保持着旺盛的斗志和充满着热情。
尽管他有许多社会活动，尽管他多才多艺，兴趣广泛，几乎涉及人类活
动的各个领域，但他对自己主要的兴趣所在是从来没有任何怀疑的。他曾经
说过：“我认为，再没有比在几乎是未经勘探的原子核世界里的漫游更令人
神往的了。”
1933年，美国化学家尤雷和一批美国科学研究工作者发现了氢的同位
素，即重氢 （氘）。某些含有重氢的重水混合物，寄到了卡文迪许实验室，
以供卢瑟福实验使用。他在原子分裂实验中，用氘来代替质子，结果证明，
它们的确是一种相当令人满意的代用品。从而验证了这一新的发现。
但是，正当科学研究获到丰硕成果的年月，国际局势却越来越笼罩上浓
的阴云。德意法西斯势力日趋猖狂，像大多数有深谋远虑的观察家一样，卢
瑟福看到了第二次世界大战的最初征兆。一方面他为科学界的成果感到高
兴，他在多次演讲中赞颂这些成就；一方面为国际形势的恶化忧心忡忡。他
越来越严重地陷于繁忙的公务之中。为了向那些由于无法忍受希特勒的迫害
而被迫离开德国的优秀的男女科学家们提供工作，英国发起筹措基金运动。
卢瑟福发起成立了“科学救援委员会”，为援救从纳粹德国逃亡到英国的科
学家们做了大量的工作。
科学救援委员会在皇家艾尔伯特宫举行了一次大会，向社会发出筹措基
金的呼吁，以便尽可能保证这些科学家能有机会继续进行他们重要的具有巨
大价值的科学工作。卢瑟福作为英国最伟大的科学家，一位具有宽容和互相
尊重的伟大感情的科学家，应邀担任这次大会的主席。大厅里挤满了3万名
听众——这是艾尔伯特有史以来人数最多的一次集会。卢瑟福在开幕词中指
出，这次大会与政治问题毫无关系。“在救援工作中”，他非常激动地说道：
“我们必须丢开一切政治上的不同见解。”
科学救援委员会做了许多有益的工作。作为主席，卢瑟福尽管要忙于处
理其他种种工作，但仍然尽量抽出时间来办理这项工作。到1937年为止，已
有500多位流亡者获得了长期工作，另外还为300多人安排了临时工作。在
这批流亡者中，有许多是很有才华的科学家。他们在战争期间为英国做了大
量有价值的工作。
在这段时期，卢瑟福变成了一个社会活动家。他在上议院就各种问题发
表演讲；他在援助纳粹德国的难民工作中起了极其重要的作用；过后不久，
他又与宾夕法尼亚的道森和约翰·麦克伦南一起，在镭研究所开始了称为放
射疗法的研究工作——这是利用镭来治疗癌症的艰苦尝试。
卡文迪许实验室正在进行有关原子问题的研究工作，不论什么实验，只
要可能，卢瑟福都要亲自参加。他对重氢仍然怀着浓厚的兴趣，在1934年公
开的一封信中，他估计甚至可能存在着另一种氢的同位素——即原子量为3
的“三重”氢。
试图探索原子量为3的氢及轻金属锂成了他最后一项亲自参与的重要的
研究工作。氢的这种同位素称作氘 （chuān），为了分离这种物质，需将75
… Page 19…
吨水浓缩至一立方米——它使人回想起，首次分离出镭时，居里夫妇在初始
阶段所进行的一系列实验。在剑桥进行的这项实验中，奥利芬特是卢瑟福的
一个很得力的助手，他最后终于证明，使用某些快速运动的重氢粒子来轰击
重氢制品，就可获得原子量为3的氦与氚的混合物。通常，由于混合物的数
量太少。只有测量粒子偏转所经过的径迹，才能计算出它们的原子量。
因此，他们决定由奥利芬特设法取得足够数量的氚。他在挪威首都奥斯
陆浓缩重水。但是最终没有获得成功。
1932年，当约里奥·居里夫妇宣布用α粒子轰击某些轻元素，可以使其
人为地产生放射性时，卢瑟福当即对此表示极大的兴趣，并进行了一系列的
实验，以便验证他们的实验结果可否加以扩大。他不久宣布，即使像铀这种
是一切元素中最重的元素，如果用中子来轰出，也能产生至少四种不同类型
的放射性物质。
这或许是原子弹原理中最扣人心弦的伟大发现吧！然而在当时，铀的同
位素，包括铀…235在内，还没有被完全了解和掌握。
1934年，卢瑟福在约克郡的斯托克斯布里奇建立了一所新实验室——联
合钢铁公司研究实验室。他号召新实验室的主任们，允许他们的工作人员到
其他实验室去参观访问，并且与从事不同科研工作的人员保持最紧密的联系
和接触。
不久，卢瑟福被选为“民主阵线”剑桥分会主席，该组织的任务是大力
支持民主国家反对日益猖獗的纳粹和法西斯分子的反动势力。卢瑟福在一次
演说中指出。轰炸机的威力是使人们感到紧张和造成战争恐怖的主要原因。
他认为，如果各国同意停止空中轰炸，人们就可能在很大程度上，消除这种
恐惧情绪。他无限感叹地补充道：“这将是人类历史上的一个伟大时代，但