誰是諾獎最嚴厲的父親？| 我在科學(xué)界認親（1）

在科學(xué)史上，拿諾獎很難，但是比拿獎更難的，是“批發(fā)”諾獎。有這樣一個人，他自己拿了一個（雖然是他不太情愿的化學(xué)獎），他的老師拿了一個，而他的學(xué)生名單里，竟然整整齊齊地排列著11位諾貝爾獎得主[1]。這個人就是盧瑟福。

▲新西蘭100元上的盧瑟福，上有諾貝爾獎?wù)拢派湫栽与S時間衰變的對數(shù)圖，幾何紋理代表了原子結(jié)構(gòu)和粒子散射實驗

當(dāng)我們隔著歲月的濾鏡，去閱讀后輩們的追憶時，往往容易腦補出一位循循善誘的溫厚長者。然而，若是回到當(dāng)年劍橋的卡文迪許實驗室，那里的氣氛恐怕要緊繃得多。學(xué)生們每天走進實驗室，第一件事不是看儀器，而是豎起耳朵判斷當(dāng)天的運勢：如果能聽到教授那標志性的跑調(diào)歌聲，說明今天是個好日子；否則，大家最好夾著尾巴做人。當(dāng)然要是把時間再往前撥動一些，我們會發(fā)現(xiàn)盧瑟福完全是另一種樣子。

土豆田里的野路子

人在求學(xué)路上遇到良師是彌足珍貴之事，盧瑟福也是如此。1871年，盧瑟福出生在新西蘭南島的偏僻鄉(xiāng)下，家里有12個孩子，父親經(jīng)營著亞麻廠和土豆地。按照那個時代的劇本，他本該成為一名勤勞的農(nóng)場主，或者一名技術(shù)嫻熟的工程師。在大學(xué)時代，他受到亞歷山大·比克頓的影響，開始進行原創(chuàng)性的物理實驗，并涉足電學(xué)與磁學(xué)研究。不過在大學(xué)結(jié)束后的日子里，盧瑟福的求職經(jīng)歷并不順暢，他決定再申請一個研究獎學(xué)金沉淀一番。

命運的齒輪在此刻開始轉(zhuǎn)動，24歲那年，正在地里挖土豆的盧瑟福接到了獲得“1851年博覽會獎學(xué)金”的消息，據(jù)說盧瑟福當(dāng)即扔掉鋤頭，說出了那句著名的話：這是我挖的最后一顆土豆了。

▲盧瑟福出生地附近的紀念雕像

那是維多利亞時代的晚期，倫敦充滿了穿著考究、談吐優(yōu)雅的英國紳士。作為第一批非劍橋本科甚至非英國出身的學(xué)生，盧瑟福的出現(xiàn)顯得格格不入。他身材魁梧，嗓門巨大，說話帶著濃重的殖民地口音，在其他人看來，這個只會動手搗鼓儀器的外鄉(xiāng)人，就像是一頭闖入瓷器店的公牛。

當(dāng)時實驗室的掌門人是聲望如日中天的J.J.湯姆遜，這是一位典型的英國紳士，但是他沒有試圖把學(xué)生們訓(xùn)練成固定的模樣。湯姆遜敏銳地發(fā)現(xiàn)，雖然盧瑟福在數(shù)學(xué)推導(dǎo)上顯得笨手笨腳，但他對物理現(xiàn)象有著野獸般的直覺。往往只是用一些簡陋的設(shè)備就能取得令人驚艷的實驗效果。很快，盧瑟福就被推到了前臺，他被允許接觸一些當(dāng)時仍然邊界模糊的課題，比如氣體電離和輻射現(xiàn)象。這些問題并沒有現(xiàn)成的理論框架，實驗條件也談不上精致，但正適合他這種不怕反復(fù)試錯的人。與其說他是在完成某個導(dǎo)師布置的任務(wù)，不如說是在實驗室里一點點試出自己的研究感覺。

▲J.J·湯姆森和盧瑟福在卡文迪許實驗室外（1933）（卡文迪許實驗室）

這段經(jīng)歷對他后來影響極深。卡文迪許并不會替學(xué)生兜底，實驗失敗了就拆掉重來，判斷錯了也只能自己承擔(dān)后果。久而久之，盧瑟福形成了一種近乎本能的警惕：在沒有把現(xiàn)象摸清楚之前，任何解釋都是靠不住的。

做研究和帶學(xué)生怎么不一樣啊？

1898 年，盧瑟福離開劍橋，前往加拿大麥吉爾大學(xué)任教。這一步在后來常被寫成獨立崛起的開始，但當(dāng)時的現(xiàn)實要平淡得多。麥吉爾并非物理學(xué)的中心，實驗條件有限，學(xué)術(shù)交流也不算頻繁。換句話說，這里沒有太多可以依賴的資源，也沒有人會替他把關(guān)方向。最重要的是，盧瑟福要帶學(xué)生了。

他第一次意識到一件此前并不明顯的事情。自己習(xí)以為常的工作方式，對別人來說并不輕松。他要求學(xué)生反復(fù)確認數(shù)據(jù)，容不得含糊，這種做法在學(xué)生中并不討喜。對學(xué)生來說，跟著盧瑟福做實驗，最大的困難不是技術(shù)，而是心理壓力。

▲盧瑟福在卡文迪許實驗室的研究室照片。他的天賦在于用簡單設(shè)備進行實驗，但具備極高的實驗技巧（卡文迪許實驗室）

R.B. 歐文斯就是這種壓力的第一個見證者。當(dāng)時他跟著盧瑟福測量釷的輻射，數(shù)據(jù)總是莫名跳動。歐文斯本能地想把這些波動當(dāng)作儀器誤差剔除掉，但盧瑟福立刻叫停，必須找出原因。在盧瑟福的高壓注視下，歐文斯被迫排查了每一個細節(jié)，最終發(fā)現(xiàn)最終他發(fā)現(xiàn)波動與實驗室里的氣流有關(guān)。正是對這種含糊數(shù)據(jù)的死磕，人類才第一次發(fā)現(xiàn)了放射性氣體（氡的同位素）。這種嚴厲背后其實有著無奈的客觀原因：在資源有限、時間緊張的麥吉爾，實驗做不好，就意味著前面的努力全部作廢。

▲蒙特利爾研究組，1905–1906年。上排：G. 鄧恩、R. 勞倫斯、戈登、L. 萊維、R.W. 博伊爾。中排：R.K. 麥克朗，奧托·哈恩，A.S. 伊芙。下排：M. 萊文、H.T. 巴恩斯、約翰·考克斯和歐內(nèi)斯特·盧瑟福（美國物理學(xué)會）k

這一時期，他與化學(xué)家弗雷德里克·索迪的合作尤為關(guān)鍵。兩人共同研究放射性衰變，提出了元素會發(fā)生轉(zhuǎn)變的觀點，這一結(jié)論后來為他贏得了諾貝爾化學(xué)獎。不過在一開始，盧瑟福與索迪也是針鋒相對的，畢竟這違反了化學(xué)的道爾頓定律（一個原子不能變?yōu)榱硪粋€原子），最終也是靠著一個關(guān)鍵性實驗，讓其發(fā)現(xiàn)了放射性的半衰期，最終贏得了爭論。

鱷魚的溫室

1919年，當(dāng)他重返英國，從恩師手中接過卡文迪許實驗室的鑰匙時，那個曾經(jīng)青澀的年輕人消失了。取而代之的，是一個強勢、自信、對含糊其辭零容忍的“暴君”。

雖然盧瑟福對實驗與數(shù)據(jù)有著近乎偏執(zhí)的要求，但是如果只做實驗，在盧瑟福那邊也吃不到好果子。實驗室里開始流傳著那個讓無數(shù)新生膽寒的都市傳說：

有一次深夜，盧瑟福發(fā)現(xiàn)一個學(xué)生還在埋頭苦干，便湊過去問：“這么晚了，你在干什么？”

學(xué)生以為會得到表揚，自豪地回答：“教授，我在工作。”

盧瑟福面無表情地追問：“那你白天在干什么？”

學(xué)生：“我也在工作。”

盧瑟福繼續(xù)逼問：“那在大清早呢？”

學(xué)生：“是的，教授，我早起也在工作。”

原本期待夸獎的學(xué)生，卻看到了盧瑟福瞬間陰沉下來的臉。這位導(dǎo)師大吼道：

“那你什么時候在思考？！”

這是盧瑟福獨特的育人哲學(xué)，在做事情之前，應(yīng)該有著細致的思考，這樣才能更好的把握實驗方向。除此之外，單純的勤奮是廉價的，只有把腦袋從儀器里面拔出來，構(gòu)建自己的物理圖像，才能避免成為數(shù)據(jù)工廠和為他人的成就做注腳。

在這種環(huán)境下，盧瑟福得到了一個外號：鱷魚。這是蘇聯(lián)學(xué)生卡皮查發(fā)明的，意思是：他像鱷魚一樣，從來不知道回頭，只會張著大嘴吞噬一切未知。如果說是實驗的話，這的確也是盧瑟福的風(fēng)格。起這個外號的卡皮查與盧瑟福來說算得上志趣相投。卡皮查在劍橋做的是強磁場實驗，裝置不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)波動劇烈，所以盧瑟福自然會給予實驗結(jié)果以否定姿態(tài)，但是卡皮查也不服氣，一定是實驗條件還不夠好。在這種沖撞中，兩人逐漸成為親密的朋友。1930年11月，皇家學(xué)會理事會決定撥款15,000英鎊，用于在劍橋為卡皮察建造一個專門實驗室。

▲卡文迪許實驗室舊址外墻的鱷魚雕像（卡文迪許實驗室）

相比而言，玻爾一開始就比較困難了。玻爾第一次到劍橋時，帶來的是一套尚未成熟的原子理論構(gòu)想。在盧瑟福看來，這些推導(dǎo)依賴假設(shè)過多，實驗支撐卻明顯不足，因而很快被否定。玻爾后來并不諱言這段經(jīng)歷的挫敗感，在卡文迪許，他幾乎找不到繼續(xù)展開理論工作的空間。等到玻爾離開劍橋前往曼徹斯特之后，盧瑟福已經(jīng)通過散射實驗提出了原子核模型。玻爾正是在這一模型的基礎(chǔ)上，引入量子假設(shè)，重新組織自己的理論工作。這一次再也不是脫離實驗的構(gòu)想。

如果只是這般嚴厲與挑剔，盧瑟福或許只能被稱為一個嚴師，而稱不上偉大的宗師。他真正的魅力在于，一旦他認可了你，他就是你最堅固的鎧甲。他對卡皮查這種狂野的工程天才給予了無限的縱容，允許他在實驗室里畫漫畫調(diào)侃自己，甚至在卡皮查被扣留蘇聯(lián)后，將整套昂貴的實驗設(shè)備打包送往莫斯科。

▲盧瑟福與玻爾在首屆斯科特紀念講座（1930年）（卡文迪許實驗室）

而對于敏感內(nèi)向、滿腦子哲學(xué)的理論家尼爾斯·玻爾，他又表現(xiàn)出了少見的耐心與支持。當(dāng)玻爾那篇晦澀難懂、充滿哲學(xué)思辨的原子模型論文發(fā)表后，學(xué)界的反應(yīng)并不一致，許多人感到困惑，也有人持保留態(tài)度。作為堅定的實驗派，盧瑟福并不喜歡冗長的理論論證，但他清楚地意識到，玻爾的工作抓住了實驗無法回避的關(guān)鍵問題。在私人通信與學(xué)術(shù)討論中，他多次為玻爾辯護，強調(diào)這項理論值得被認真對待。

然而，盧瑟福的溫室里并不只有成功的喜悅，也埋藏著他一生最大的遺憾。那個遺憾的名字叫亨利·莫塞萊。在盧瑟福心中，莫塞萊是比玻爾更具天賦的天才，年僅20出頭就整理了原子序數(shù)。但一戰(zhàn)爆發(fā)時，盧瑟福動用一切關(guān)系也沒能攔住莫塞萊參軍的熱情。1915年，一顆子彈穿透了莫塞萊的頭顱，年僅27歲。如果他能活到1916年，極大可能獲得諾貝爾獎。為了不再重演悲劇，盧瑟福在此后極力游說政府不要把科學(xué)家送上戰(zhàn)場，這條建議，后來拯救了無數(shù)年輕的大腦。

▲亨利·莫塞萊，約1910年在牛津巴利奧爾-三一實驗室。同年晚些時候，莫斯利開始在盧瑟福位于曼徹斯特的實驗室進行研究（美國物理學(xué)會）

回頭看盧瑟福的一生，他并沒有留下成體系的教學(xué)法，也很少談?wù)撊绾闻囵B(yǎng)學(xué)生。他留下的，更多是一種判斷方式：什么問題值得投入，什么結(jié)果必須推翻，什么時候該逼人重來，什么時候又該站出來保護。也正是在這種判斷之下，一批性格、國籍、路徑都截然不同的年輕人，被迫學(xué)會為自己的問題負責(zé)。后來人們用“諾獎之父”來概括這一結(jié)果，卻很少意識到，那些獎項并非被培養(yǎng)出來，而是被這套標準一遍遍篩選出來的。盧瑟福的嚴厲，也并非來自于他的情緒，而是一種始終不肯降低的底線。

[1] 也有12、13、甚至14之說