汤姆生卢瑟福是师生关系吗

欧内斯特·卢瑟福即将去从事科学研究的单位是当时著名的剑桥大学卡 文迪许实验室。这个实验室成立不过 24 年，与卢瑟福同龄。它是在狄冯夏 尔·卡文迪许公爵资助下建立起来的。当时的主任是因揭示物质结构的奥秘 而早已闻名的汤姆生博士。

开始时，人们对这位颇有名气的年轻人投入以极不信任的目光。有两位大学职员，每次路过卢瑟福的房门时，总要吃吃地笑上几声。有一次，他们 在卢瑟福门前经过，卢瑟福请他们进去帮他解决工作中的一些困难。他的检 波器在房间里摆着，他们茫然地望着它，不知如何是好，因为他们从来就没 有见过这一类东西。他们这才感到自惭形秽。从此以后，他们再也不来打扰 卢瑟福了。

卢瑟福初到剑桥大学时，仍然致力于赫兹波磁性检波器的研究。1896年，汤姆生在伦敦皇家协会上宣读了他与卢瑟福合写的一篇论文：《通过高 频放电使电磁化以及关于短钢针效应的研究》。论文论述了在离发射源半英 里的地方检测无线电波的方法。同时，无线电波也通过了剑桥市人口稠密的 地区，因而，卢瑟福就表明了无线电波不仅适用于农村广阔的空间，也适用 于大城市的繁华地区。

卢瑟福所使用的仪器都是他自己动手制成的。由此不难看出他作为一个实验家的惊人技巧和耐力。 卢瑟福的发射机是由两个大金属片组成的，中间为金属棒，两端是相距约半英寸的磨光铜钮。两个铜钮之间可使电火花通过。接收机设在大约半英里以外的地方，由两个各长 2 英尺的金属棒制成。连接它们的是缠成线圈的 优质金属丝，中间放置着一束极细（直径为 1 毫米的7％）的磁化钢针。线 圈上附有一面与小磁体相连接的镜子。当信号到达时，电火花在铜钮之间通 过，钢针就暂时失去磁性，磁体也随之脱落，因此就使镜子发生偏转。卢瑟 福还成功地证明了这些信号也能通过砖、灰泥以及人体。这是应用科学中的 光辉成就。卢瑟福后来曾不无自豪感地指出，在马可尼着手进行无线电报的 实验之前（这些实验以后曾导致无线电和电视的发展），他就已经进行了在 半英里之外来检测从天线发出的信号的实验了。

不久，卢瑟福的研究兴趣从赫兹波的实验转向某些新的领域。很久以来， 汤姆生就进行着通过稀薄气体放电的试验。当大部分气体已被抽出真空管 时，负电极（阴极）就发生奇怪的放电现象。这种放电起因于已知的阴极射线，即带负电的粒子，也就是现在所称的电子。汤姆生认为，既然磁场能使 这些射线发生偏转，它们就决不是一般含义所指的“射线”。他很快证明， 电子的重量大约是氢原子重量的 1/1800。

汤姆生在稀薄气体中输送电荷时，由于仪器变得很热而使电火花经常出 现，无法看清产生了什么，也无法得到前后一致的结果。X 射线的出现彻底 改变了上述困难，它们使气体具有更强的导电性，从而使电荷在较低的电压 下通过气体成为可能。汤姆生建议卢瑟福从事 X 射线及其对气体效应的研 究。

卢瑟福立即投入了对 X 射线的研究。1896 年秋天，在不列颠学会（人们 有时称它为“不列颠科学的议会”）上，汤姆生介绍了他与卢瑟福的研究成 果。他叙述了经过 X 射线照射后的气体中，电传导的研究工作。他们曾经发 现，这种气体在 X 射线消失之后，仍然保持一段时间的导电性。

卢瑟福试图鉴定铀所放射的射线，并要弄清，它们在某些情况下，是否 可能与从其他来源获得的射线有关。通过反复地试验他发现，铀放射出来的 射线是多种多样的，它们各以不同的方式受到磁力的作用，因此，有些明显 地带正电荷，有些带负电荷，有些则根本不带电荷。他用希腊文的头 3 个字 母分别给这几种射线取名，他把带正电荷的叫做α射线，把带负电荷的称为 β射线，不带电荷的叫作γ射线。不久，实验证明，所谓γ射线，其实就是X 射线，因为它在活化即电离气体时，具有与从其他来源获得的 X 射线相同的效果。 卢瑟福的研究工作受到了汤姆生的热烈赞许，不久，也使整个科学界为之轰动。

1898 年，卢瑟福开始研究一项与 X 射线有关的问题。他发现锌板经过紫 外线的照射后，会放射出某些带电粒子（离子）。通过多次实验，他证明锌 所放射的离子全部带有负电荷，而这些离子正好与 X 射线穿过空气时所放射 的离子具有相同的活动方式。他还推算出离子在两片之间移动的精确速率。 卢瑟福的卓越成果使他跃居科学研究的前列。

卡文迪许实验室聚集了一批声名卓著的科学研究人员。他们常常在一起热烈地争论现代物理学上的许多问题，有时在室主任房间举办茶会，各抒己 见。卢瑟福给人的印象是：体魄健壮，精力充沛，谦虚而友善。他经常不分 昼夜地工作着，决不满足于一知半解。

卢瑟福早期在剑桥度过的最后一些日子，主要用于鉴别铀所放射的各种不同的射线。α射线、β射线和γ射线究竟是什么，一时尚未彻底弄清楚。 γ射线很容易被认为是 X 射线的另一种形式，但其余两种，虽然起初也称作 射线，但不久却发现它们是由粒子构成的，因此，α粒子和β粒子就成为他 以后一段时期内主要的研究对象了。

正在此时，加拿大蒙特利尔的麦克吉尔大学到英国物色一名物理学教 授。实验室很多研究人员跃跃欲试。尽管汤姆生先生舍不得放走卢瑟福这位 才华横溢的年青助手，但他也不愿从中作梗。他热情地给麦克吉尔大学校长 写推荐书：“在独创性的科学研究中，我从未见过有比卢瑟福先生更加热情 和干炼有为的学生我认为，不论哪个大学，若能请到卢瑟福先生去担任 物理学教授，将是十分幸运的。”

麦克吉尔大学接受了卢瑟福担任物理系教授。1898 年 9 月，卢瑟福登上 轮船横渡大西洋。他深信自己能胜任未来的研究工作，并希望能够指导助手和研究生的科学研究。他要继续进行他在剑桥业已开始的种种探索。

由此可见汤姆生卢瑟福是导师和学生的关系、实验室主任和研究员的关系、同事关系。