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标  题: 物理学家a-z  Rutherford
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卢瑟福（Ernest Rutherford,1871～1937）
    英籍新西兰物理学家。1871年8月31日
出生于新西兰南岛纳尔逊城南明水村一个农民（苏格兰移民）家庭。小时就聪慧好
学，勤于动手。12岁就对大学教授B.斯图瓦特写的教材《物理学入门》写下批语：
“信息并不太多…竭力锤炼人的心智”。他喜好数学和巧于实验，设计过测量快速
交变电磁效应的仪器。他各科成绩优秀，得过多次奖学金。18岁进人新西兰大学坎
特伯雷学院，后在该学院获得硕士学位。大学时代就在地窖内开展无线电讯号收发
的实验研究。1895年获剑桥大学首批研究生奖学金，同年进人卡文迪什实验室，成
为J.J.汤姆孙的研究生。1898年加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学聘任27岁的卢瑟福为
物理学教授。1907年他回英国担任曼彻斯特大学实验物理学教授。1919年应邀到剑
桥接替J.J.汤姆孙担任卡文迪什实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。
1931年受封为纳尔逊男爵。1937年10月19日在剑桥逝世。

　　卢瑟福对科学的重要贡献主要有三方面。第一方面是关于放射性的研究。继
1898年贝克勒耳发现放射性现象后不久，卢瑟福发现了铀放射性辐射的不同成份—
—α辐射和β辐射。1900年提出了重元素自发衰变理论。1904年总结出放射性产物
链式衰变理论，奠定了重元素放射系元素移位的基本原理。他的发现打破了元素不
会改变的传统观念，使人们对物质结构的研究进人了原子内部的深层次，为开辟一
个新的学科领域——原子核物理做了开创性工作。由于他“在元素蜕变及其放射化
学方面的研究”而荣获1900年度诺贝尔化学奖。第二方面是1911年提出了原子的有
核结构模型。1908年卢瑟福用实验证明了α粒子就是氦离子。此后，他通过α粒子
被物质散射的研究，从理论和实验验证上无可辩驳地论证了原子的有核结构模型，
从而把原子结构的研究引向正确的轨道。因此，他被誉为“原子物理学之父”。
1919年人工核反应的实现是卢瑟福的第三项重大发现。这一发现过程可以作为卢瑟
福科学方法与作风的典型例证之一。1915年，他的学生马斯登（Marsden，1889～
1970）发现用α粒子轰击空气时出现一些粒子，它们具有不寻常的长射程。卢瑟福
决心利用业余时间长期而耐心地搞清楚这些粒子到底是N、He、还是H原子、Li原子
。他设计了实验装置，为了使他的结果绝对可靠，花了3年时间他于1919 年证明：
这是α粒子轰击N之后使之衰变放出了氢原子核即质子

这一装置的成本极为低廉，但用显微镜观察屏 仙了 的工作极为艰苦！这一实验的
成功引起了一场热烈争论，最后以云室照片证明了卢瑟福的正确而告终。这标志着
人类第一次实现了改变化学元素的人工核反应。古代炼金术士转化元素的梦想终于
变成了现实！

　　此外，他还预言了重氢和中子的存在，这在后来都得到了证实。他同查德威克
和艾利斯合作，于1930年出版了巨著《从放射性物质发出的辐射》，这部著作是早
期核物理学的总结并具有当代水平。

　　在20世纪初叶物理学革命迅速发展时期，为什么卢瑟福能取得其他人难以取得
的一连串巨大成功，成为第一个深入原子宇宙的成功探索者？大体可以从以下几方
面来考察：

　　（1）紧紧抓住关键问题扎扎实实地进行一系列准确而简单的实验。卢瑟福一
生的许多重大成就贯穿着一条红线：透彻地研究α粒子的本质，并利用其巨大的能
量与动量作为“炮弹”去轰击原子和原子核，揭开原子组成与变化的奥秘。他极其
热爱实验，允许助手和学生们大胆提出设想，但实验时必须一丝不苟，提倡自制和
利用最简单的仪器，实验结果必须绝对可靠。在19QS年诺贝尔化学奖受奖演说中，
他描述了他和盖革长时间利用低倍显微镜在暗室中“枯燥地”计数α粒子击中硫化
锌屏上的闪烁次数，并与其他方法比较。结果使最顽固的怀疑者不得不心悦诚服。
这样的工作精神也导致大角度散射即原子有核结构的发现。正是在这些目的明确、
烦琐、单调的常规工作中，实验者的耐心和毅力导致了辉煌的成就。

　　（2）理论与实验的紧密结合。卢瑟福在1929年皇家学会曾以“理论与实验”
为题说过：“每一个新的实验观察立即被抓住，以检验它是否能被现有的理论所解
释。如果不能，就要寻求理论图式中的改正……过去十年中物理学明显的迅速发展
，主要是由于理论与实验的密切结合”。卢瑟福的α粒子散射公式的推导及有核模
型的提出，就是一个光辉例证。
    （3）特殊的勤奋、敏锐的洞察力和丰富的科学直觉。他能在最易于被人们忽
视的新现象出现时洞察它的本质，分辨某些假说的正误。例如α粒子大角度散射现
象出现未引起其学生盖革足够的注意时，他就意识到原子内部可能存在造成这种现
象的核。马斯登偶然发现α粒子轰击氢原子产生类氢光谱的带正电粒子，他意识到
这可能是从氢原子内打出的氢核……等等。卢瑟福惊人的工作毅力与极度勤奋，从
他几十年两百多篇论文和三本专著中可以看出，他的学生前苏联卡皮查回忆说：“
卢瑟福无休止地工作，总是在研究新的课题——他发表的只是占他工作的百分之几
，其余的有的甚至他的学生也不知道。”
　　天才来源于勤奋，卢瑟福也证明了这一点。
　　（4）卢瑟福善于识别、选择和培养人才，并能团结一大批卓越的物理、化学
和技术人才一起工作，他平易近人，知人善任，热情关怀，精心培育。在J.J.汤姆
孙和他两代领导下，卡文迪什实验室英杰辈出，成为世界物理学研究的重要中心之
一。这是他对科学事业的又一项贡献。他的学生在剑桥皇家学会蒙得实验室的大门
右侧墙上，刻了一条鳄鱼。（这是卢瑟福的绰号，人们以此来赞誉他勇往直前的坚
毅性格和勉励来者。）
　　卢瑟福曾大声疾呼，组织国际声援抗议法西斯德国对爱因斯坦等的迫害，站在
科学家反法西斯斗争的前列。
 




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