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彩色人生的黑白脚注（二）：天才的聚会（上）——从欧内斯特到欧内斯特

来源：废气塔发布时间：2024-01-03 17:38:04

原标题：彩色人生的黑白脚注（二）：天才的聚会（上）——从欧内斯特到欧内斯特

我决定更细致地讲述这个史诗级的故事，所以把原定的上下篇分成一二三一直往后续。

1895年的一天，在地球南半球的太平洋西南端，一位24岁的年轻人伫立在船头，意气风发踌躇满志地眺望着浩渺的大海。他的心情比大海的波浪还要澎湃，因为他将进行他人生中第一次漫长的航行：穿越两个大洋奔赴他心中神圣的学术殿堂。

这是一场跨越半个地球的远航，从太平洋西南方向的新西兰远航到大西洋东北方向的英格兰，将会历时数月。与30年后从美国远航至欧洲留学的奥本海默一样，这两位年轻人都走着一条与父辈远航时相反的路，只不过他这条跨越太平洋-大西洋的航线比奥本海默的跨越大西洋航线要漫长很多：这位名叫欧内斯特·卢瑟福的24岁年轻人是一位土生土长的新西兰人，而他的父亲则是来自苏格兰的移民，母亲则是来自英格兰的移民。他这场远航的目的地，则是英格兰剑桥郡的剑桥大学三一学院、卡文迪许实验室——他心目中神圣的学术殿堂（也是30年后哈佛毕业生奥本海默心目中神圣的学术殿堂）。

在此之前，他刚刚从新西兰大学的坎特伯雷学院（现在的坎特伯雷大学）毕业，连续三年拿到了三个学位：1890年入学，在1892年获得了拉丁语、英语和数学综合学士学位（BA：文学学士），在1893年获得了数学和物理科学硕士学位（MA：文学硕士），在1894年又获得了化学和地质学学士学位（BSc：理学学士）。必须得去海外（当然是欧洲）留学了，新西兰本地的高校已经完全满足不了他的求知欲了。

他的海外留学之旅之所以能成行，是因为他成功地申请到了一项英国政府提供的国际奖学金——英国皇家展览委员会的“1851研究奖学金”（1851 Research Fellowship）。这个奖学金项目是1851年英国伦敦举办第一届世界博览会的产物之一。与世博会的性质相同，这项奖学金的最大特征就是具有国际性：面向全球所有国家和所有科学领域开放，每年向大约8名“有杰出前途的年轻科学家或工程师”颁发为期三年的研究奖学金。

只有这个奖学金还不够，还要找到愿意接收的高校。恰逢其时的是时任卡文迪许实验室主任的约瑟夫·汤姆逊教授在1895年这一年刚好开始对实验室做了招生改革，他的改革同样具有国际性地面向全球：改变了以前只招剑桥本校毕业生进入实验室的传统，开始允许实验室招收非剑桥毕业的国内或国外优秀本科毕业生到实验室做研究生。于是卢瑟福才有机会成为卡文迪许实验室第一批没有剑桥本科学历的海外留学生、成为约瑟夫·汤姆逊教授的第一批没有剑桥本科学历的海外留学生（约瑟夫·汤姆逊教授海纳百川，三十年后当美国来的奥本海默被卢瑟福婉拒后，正是他收纳了奥本海默。）

当时，胸怀壮志的卢瑟福可能还没有这样的壮志：若干年后，他将接替汤姆逊的位置，亲自执掌这个全球顶尖的伟大实验室。

当24岁的卢瑟福幸运地获得奖学金也获得卡文迪许实验室的接纳负笈海外奔向他心中的学术殿堂的这一年，远在北欧的62岁科学家、工程师、发明家、企业家阿尔弗雷德·诺贝尔正在思考立下遗嘱处置自己的千万家产，他的遗嘱同样具有国际性地面向全人类：将遗产的大部分（约920万美元）作为基金设立诺贝尔奖，把每年的基金收益分出5份奖金（物理、化学、生理学或医学、文学、和平奖）授予世界各国在这些领域对人类做出重大贡献的人。隔了两个大洋的24岁留学新生卢瑟福对诺贝尔的遗嘱毫不知情，他不清楚自己的这次远航之旅已经让他默默地踏入了这份伟大遗嘱的受益人行列——短短13年后，他就已经被国际同行公认为是一位对人类做出重大贡献的物理化学家因而荣获了1908年的诺贝尔化学奖，成为继他导师约瑟夫·汤姆逊之后的卡文迪许实验室又一个诺奖获得者，也成为南半球第一位获得诺贝尔奖的人。

船行至澳大利亚时，卢瑟福稍作停留，专门去拜访了在澳大利亚阿德莱德大学（The University of Adelaide）任数学和实验物理学教授的英国学者威廉·亨利·布拉格（在澳大利亚任教的英国物理学家，1915年诺贝尔物理奖获得者）。亨利·布拉格当时33岁，但已经在阿德莱德大学任职整十年了——23岁就来了。卢瑟福之所以要拜访年长自己近10岁的亨利·布拉格，是因为亨利·布拉格就是从剑桥大学三一学院毕业的并且是卡文迪许实验室主任约瑟夫·汤姆逊的学生，所以卢瑟福去见亨利·布拉格实际上的意思就是在见导师之前先去见一下离自己最近的师兄。澳大利亚离新西兰这么近，路过时必须要去见一下啊，顺便了解一下实验室和导师的情况，多么宝贵的机会。这次见面成为他们一生亲密友谊的开始，这份亲密友谊后来更延伸到了亨利·布拉格的儿子身上。

出生于英格兰坎伯兰的亨利·布拉格少年丧母，由叔叔一家抚养长大，是约瑟夫·汤姆逊教过的早期优秀学生之一：22岁时以第三名的成绩从剑桥大学三一学院毕业，23岁时（1885年）便被派到位于澳大利亚南澳大利亚州首府阿德莱德的阿德莱德大学任教。他在这里立业成家：到阿德莱德大学任教四年后，在1889年27岁时娶了南澳大利亚天文气象观察员和电报部主任查尔斯·托德的年方20岁的女儿格温多琳为妻（查尔斯·托德也是从英格兰被任命到南澳大利亚州阿德莱德任职的，阿德莱德的第一根电报线就是他建立起来的，甚至澳大利亚和新西兰的整个电报系统都是他一手推动建立起来的）。隔年，他们的第一个儿子出生，他们把他起名叫劳伦斯·布拉格。

卢瑟福在留学途中第一次拜访亨利·布拉格一家时，劳伦斯·布拉格刚刚5岁。13年后的1908年，当卢瑟福荣获诺贝尔奖享誉全球时，18岁的劳伦斯·布拉格从其父任职的阿德莱德大学毕业。也就在这一年，亨利·布拉格接受了英国利兹大学物理系的卡文迪许物理学教授职位，于是结束了在阿德莱德大学长达23年的教职生涯举家搬回英格兰：23岁时从英格兰来到澳大利亚任职，23年后从澳大利亚返回英格兰，去澳大利亚时是孤身一人，回英格兰时则带回了一家人包括他的天才儿子劳伦斯·布拉格。搬回英国的第二年，19岁的劳伦斯·布拉格便以优异成绩考入剑桥大学三一学院学习数学，后来转学物理（仍在三一学院），同样师从了约瑟夫·汤姆逊教授，于是成了他父亲的小师弟，也成了卢瑟福的小师弟。21岁时（1911年），劳伦斯·布拉格以一等荣誉从三一学院毕业，比他父亲当年毕业时还小了一岁。24岁时（1914年），经过论文提交和答辩，劳伦斯·布拉格被选为三一学院研究员。25岁时（1915年），劳伦斯·布拉格与他的父亲亨利·布拉格共同获得了当年的诺贝尔物理学奖，成为继他的师兄卢瑟福之后的又一个卡文迪许实验室获诺奖人员，也成为全世界第一个父子同获诺奖的人，同时创下了最年轻诺奖获得者纪录，至今（截至到本文写作时、2023年诺奖即将公布前）没有被打破。

25岁的劳伦斯·布拉格是卡文迪许实验室的第四位诺奖获得者，该实验室的前三位诺奖获得者分别是：实验室的第二任主任约翰·斯特拉特（1904年诺贝尔物理奖获得者）、实验室的第三任主任约瑟夫·汤姆逊（第二任主任的学生，1906年诺贝尔物理奖获得者）、实验室的第四任主任欧内斯特·卢瑟福（第三任主任的学生，1908年诺贝尔物理奖获得者）。所以，第四位诺奖获得者劳伦斯·布拉格后来也名正言顺顺理成章地接了卢瑟福的班，成了卡文迪许实验室的第五位主任。

看到这里，你可能会问出这么一个问题：这个全球顶级的实验室的第二、三、四、五任主任都是诺奖获得者，为什么第一任主任没有获诺奖呢？

因为：第一任主任詹姆斯·麦克斯韦（英国物理学家，1831-1879）去世的时候，比麦克斯韦小两岁的诺贝尔（1833-1896）还在精力充沛地研究炸药经常把自己炸得一身土，根本还没有想过要怎么立遗嘱解决自己的千万家产问题。这样的一个问题实际上的意思就是“牛顿为什么没有获诺奖”问题的麦克斯韦版本，不知道网上这些一本正经头头是道的回答是在搞幽默还是在搞笑。

当25岁的劳伦斯·布拉格与他的父亲同获诺奖享誉全球时，远在他的家乡澳大利亚阿德莱德，一位名叫马克·奥利芬特的14岁少年刚刚进入当地的高中学习。与劳伦斯·布拉格一样，马克·奥利芬特也是祖籍英格兰但出生于阿德莱德的澳大利亚人，所以他俩是正儿八经的老乡。不同的是，马克·奥利芬特家族是在其曾祖父一代就从英格兰的肯特郡乘船移居到了南澳大利亚阿德莱德郊区的肯特镇。另外一个不同点是，与劳伦斯·布拉格这种剑桥一脉家学渊源的“学二代”相比，奥利芬特的求学旅程就显得比较坎坷了：1918年，17岁的奥利芬特从阿德莱德高中毕业后由于没有申请到助学金没办法进入大学只好先在阿德莱德的一家珠宝店找了一份临时工作，后来又找了一份南澳大利亚州立图书馆的工作（类似图书管理员），这份工作的好处是能让他在晚上选修阿德莱德大学课程（类似于上夜校的机会），于是他在1919年开始了这种白天上班晚上上学的大学生活。

奥利芬特的勤奋好学刻苦努力很快引起了阿德莱德大学物理系资深教师、系主任克尔·格兰特（澳大利亚物理学家，二十世纪上半叶南澳大利亚高等教育管理领域的重要人物）的注意，这位热心的教授很快为他提供了一份在物理系实习的工作机会。这份实习工作的报酬与他在州立图书馆工作的收入相同，好处是可以选修该校的任何课程，不只限于晚间课程了，更不用荒度时间在工作地点和大学之间两边跑。奥利芬特遇上如此贵人，更是如饥似渴地扑在知识的海洋里，仅用了两年时间（1919~1921）就半工半读地获得了理学学士学位，随后（1922年）又在格兰特的指导下获得了荣誉学位，并继续留在物理系的实验室工作学习。

1925年，奥利芬特听了一场诺奖获得者、时任卡文迪许实验室主任卢瑟福的演讲，他被这位新西兰人的求学历程和学术成就所触动，决定自己也要走他的路——申请奖学金去剑桥大学三一学院、卡文迪许实验室留学。为实现这个梦想，他准备了两年时间：从1925年开始他与阿德莱德大学的罗伊·伯登教授（澳大利亚物理学家，克尔·格兰特休假期间担任阿德莱德大学物理系主任）合作研究，在1927年发表了两篇关于汞特性的学术论文，证明了自己符合“有杰出前途的年轻科学家或工程师”条件。凭借这两篇学术论文作为研究成果，奥利芬特在1927年成功申请到了“1851研究奖学金”（1851 Research Fellowship），就是当年卢瑟福申请到的那个奖学金。随后他给剑桥大学三一学院和卡文迪许实验室主任卢瑟福本人发去申请电报，双方都接受了他：可能不仅由于他的学术成绩，新西兰出生的卢瑟福看到这一个来自澳大利亚的年轻人，就尤感亲切，就像看到了又一个劳伦斯·布拉格一样，也像看到了当年的自己。

1927年，在新西兰人欧内斯特·卢瑟福首次跨越太平洋-大西洋32年后，在澳大利亚人劳伦斯·布拉格随父跨越太平洋-大西洋19年后，26岁的澳大利亚人马克·奥利芬特同样走上了这条跨越半个地球的求学航道——从太平洋西南端远航到大西洋东北端。

此时，比奥利芬特小三岁的美国人奥本海默已经经历了在卡文迪许实验室留学不顺-转学哥根廷大学并获得博士学位的欧洲留学过程，已经回到美国。如果奥本海默当时能一直在卡文迪许实验室待下去，他们这时就能以师兄弟的身份见面。

这一个错身，让奥利芬特与奥本海默的首次见面推迟了14年——直到1941年秋。

要说到他们的首次见面，就要说到莫德委员会；要说到莫德委员会，就要说到“弗里施-佩尔斯备忘录”。而说到1940年的这份“弗里施-佩尔斯备忘录”，很多人都知道这是由弗里施和佩尔斯两个人合作完成的，但很少有人明白他们其实是在奥利芬特的指导下完成的。于是我们仍旧是要回到奥利芬特身上。

奥利芬特在1927年进入卡文迪许实验室后，很得卢瑟福的喜爱。卢瑟福夫妇看着这个从澳大利亚远航而来的年轻人就像看到了故乡人（卢瑟福的妻子也是新西兰人）一样亲切。奥利芬特还和他们唯一的女儿同龄，他们对他就像对自己的孩子一样，经常邀请他到家里喝下午茶。奥利芬特在实验室的人缘也不错，结交了好几个关系很密切的朋友，比如稍后就会提到的詹姆斯·查德威克（1935年诺贝尔物理奖获得者）、布莱克特（奥本海默的导师，1948年诺贝尔物理奖获得者）、约翰·科克罗夫特（1951年诺贝尔物理奖获得者）等人。两年后，当奥利芬特快博士毕业的时候，卡文迪许实验室又来了一个从澳大利亚远航而来的小同乡——从墨尔本大学本科毕业的哈利·梅西（也是得到1851展览奖学金资助），后来成了奥利芬特在曼哈顿计划中的得力副手。

从1927年进入卡文迪许实验室跟着卢瑟福做研究，到1929年获得博士学位，再到1937年10月受聘于伯明翰大学担任该校的坡印廷物理学教授（Poynting Professor of Physics）离开卡文迪许实验室，奥利芬特在卡文迪许实验室整整待了十年。他与本文前面提到过的卢瑟福的另一个学生布莱克特——就是在1925年被奥本海默投了毒苹果的那个导师——待的时间一样长都是十年，不过布莱克特是从1923年待到1933年，他是从1927年待到1937年。冥冥之中，他完成了自己在1925年聆听卢瑟福演讲时许下的心愿：“我要为他工作”。——卢瑟福在1937年10月因病去世，奥利芬特在1937年10月离开了剑桥大学卡文迪许实验室：自从他进入卢瑟福的实验室从学开始，他在这实验室与导师卢瑟福一起学习工作到卢瑟福去世为止。

不过，奥利芬特在卡文迪许实验室学习工作的十年间，与他的声名赫赫的老乡、前辈、同一个大学毕业的校友劳伦斯·布拉格并没太多交集。原因是因为劳伦斯·布拉格一直在接自己的亲师兄、父亲的好朋友卢瑟福的班：1919年，当卢瑟福从曼彻斯特大学调回到卡文迪许实验室担任主任时，虽然很年轻但已经诺奖在身的劳伦斯·布拉格受命去曼彻斯特大学接替卢瑟福的兰沃西物理学教授职位（Langworthy Professor of Physics）；直到1937年，当卢瑟福去世后，劳伦斯·布拉格才再次回到剑桥接替去世的卢瑟福职位担任卡文迪许实验室主任，而此时奥利芬特已经去了伯明翰大学担任坡印廷物理学教授。于是导致这两位同是出生于澳大利亚阿德莱德、同在阿德莱德大学毕业、同在剑桥大学三一学院和卡文迪许实验室留学的老乡并没有太多的交集。

奥利芬特加入卡文迪许实验室的时候，恰值卡文迪许实验室在卢瑟福率领下进入一个蒸蒸日上期，尤其在核物理领域取得一系列突破性发现，特别在1932-33年间打出了一个小高潮，其中最值得提的必须要提一下的有这么几项：

1）1932年2月，该实验室首次发现了中子，从而掀起了这个小高潮。对中子的发现其实是卡文迪许实验室三代科研人员持续努力的结果：1897年，时任卡文迪许实验室主任的约瑟夫·汤姆逊首次发现了电子，从而使物理学研究进入原子内部，这是之所以能成为的最初一步；1911年，汤姆逊的学生卢瑟福在实验中证明了原子核的存在，提出原子是由电子和原子核构成的理论；1919年，卢瑟福在实验中首次证明了质子的存在，并继而提出中子存在的预言（“中子”这个词就是他命名的）；1932年，卢瑟福的学生詹姆斯·查德威克（英国物理学家，1935年诺贝尔物理奖获得者）在实验中正式证明了中子的存在，证明原子核是由质子和中子构成的。正因为对电子、质子、中子的发现，从而得到了一个所有的物质都是由基本的结构单元——质子、中子和电子构成的统一的世界图像。这是卡文迪许实验室三代科研人员为人类打开原子世界做出的杰出贡献，这三人获得诺奖都是线）在查德威克发现中子两个月后（1932年4月），该实验室的另外两名科研人员

和欧内斯特·沃尔顿（爱尔兰物理学家，卢瑟福学生，1951年诺贝尔物理奖获得者）用高能质子轰击锂，成功地使一个锂原子核分裂成两个氦原子核，首次以人工方式实现了原子核的分裂（为此他们二人共同获得1951年诺贝尔物理奖），这是后来德国科学家哈恩和弗里茨用中子轰击铀核从而发现铀核裂变的先驱。3）科克罗夫特和沃尔顿将锂原子核分裂成氦原子核是他们的首创，但最早实现将一种原子核转变成另一种原子核的“核嬗变”实验并不是他俩完成的。科学界一直认为首次实现核嬗变的人是他们的老师卢瑟福。直到2017年，慢慢的变多被发现的历史证据说明其实是卢瑟福的助手、奥本海默的导师

完成这一创举的：1925年，就是他带着奥本海默做实验的那一段时间前后，他通过用α粒子轰击氮原子的实验成功地将氮嬗变为氧，实现了人类历史上第一次原子核的嬗变——把一个元素变成了另一个元素。他这项完全值得再颁一个诺奖的成就多年来一直被误以为是他导师完成的，他没有争辩没有解释（卢瑟福在1937年就去世了，不然一定会出来对科学界的误传解释一下的），就像当年奥本海默给他投了毒苹果他也没有计较一样（据记载：布莱克特没有吃毒苹果，也没有对奥本海默的投毒行为采取任何行动），所以这应该是一个十分超脱的科学家吧，我专门找了他的照片看了一下：痞痞地、一脸不在意地看着你，气质很符合。

1933年，在即将离开卡文迪许实验室的那一年，布莱克特用他自己改进的云室发现了宇宙射线的簇射现象，并首次证实了正电子的存在，这一贡献使他成为1948年的诺贝尔物理奖获得者——卡文迪许实验室的第13位诺奖获得者。

4）在最近一段时间里该实验室做出重大发现的另外一个人就是奥利芬特了。奥利芬特在卡文迪许实验室做出的突出贡献有两个方面：其一是他创立了用电磁法分离同位素的技术，用该技术成功分离了锂的同位素，这项技术后来对制造中的浓缩铀（把铀-235从铀的其他同位素中分离出来）很重要；其二是他使用粒子加速器轰击氢的同位素氘（重氢）产生了氢的另一个同位素氚核（超重氢），并发现当氘核与氚核或者氦核或者其他氘核聚合反应时，所释放出粒子能量比开始时大得多，由此成功实现世界上第一次人工核聚变实验，并推测出核聚变可能是太阳的动力源，这一发现孕育出了后来的比威力更大的

（氢弹原理便是氘-氚核聚变反应，不过奥利芬特本人根本就没有想过用这种方法来制造氢弹）。发现电子、发现质子、发现中子、发现原子核的嬗变、发现原子核的裂变、发现原子核的聚变，卡文迪许实验室仅这一个实验室的这一系列科学发现为和氢弹的制造奠定了完整的地基，不愧为当时全球第一的核物理研究实验室。

不过在此时也遇到了实验中的瓶颈：为了做进一步的深入研究，需要获得更高能的粒子，就要升级优化一个至关重要的实验装备——

。因为无论是做原子核的裂变实验（用经过加速的高速质子、中子去撞击重核使其裂变成较轻的原子核）、还是聚变实验（用经过加速的高速轻核克服核间斥力实现相互结合变成较重的原子核），都要使用到粒子加速器这个核物理实验中最核心的基础设备。如果把从事核物理研究的科学家比作研究子弹的军人，那么粒子加速器就是他们手中的枪，没有它是没有很好的方法推动子弹运行的。卡文迪许实验室当然也有自己研发的粒子加速器，事实上他们能取得这一系列创新发现也是得益于有自己的粒子加速器。早在1919年，当卢瑟福开始探索原子核内部结构的时候就发现需要通过人工方法来产生速度足以克服原子核电荷的粒子，于是他指派科克罗夫特、沃尔顿等人来解决这一个问题。后来他们成功地开发出了一种名为

的静电加速器（使用单一静态高压技术来加速带电粒子）。卡文迪许实验室早期完成的这些粒子加速实验大多数都是通过这一种加速器给粒子加速完成的。但是这种（直线）加速器有一个天然的缺陷：只能使带电粒子在高压电场中加速一次，因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。为了使粒子获得更高的速度更高的能量，就需要想办法为加速器施加更高的电压。科克罗夫特和沃尔顿通过设计电压倍加器等方法最终建成了一个能产生80万伏电压的高压装置，从而才成功完成了他们在1932年的那场分裂锂原子核实验。然而出于安全的考虑这种加速器的电压必须有极限高压的限制，也就因此限制了粒子在加速器中所获得的最高能量。这就是卡文迪许实验室团队遇到的一个实验设备上的瓶颈。

但是此时，一种更先进、不需要高压、更为轻便、能给带电粒子实现多次循环加速的粒子加速器却已经在大洋彼岸的美国诞生了，这让一直领跑全球核物理研究的卡文迪许实验室的科学家们大大地吃了一惊，让所有的欧洲物理学家们吃了一惊。

这位大大震惊了一直遥遥领先的欧洲同行们的美国人就是加利福尼亚大学伯克利分校的实验物理学家、该校最年轻的正教授、奥本海默的好朋友

教授：前文提到过劳伦斯团队为美国项目最早做出的积极贡献是在1941年首次发现了“钚”元素，而劳伦斯团队之所以能发现“钚”，主要是因为劳伦斯本人在此11年前也就是1930年基于自己提出的回旋加速理论发明了这种更高效、更先进的粒子加速器——回旋加速器（Cyclotron）。劳伦斯发明的回旋加速器巧妙地把一次性加速转变成了循环多次加速：基于磁场、电场、交变电压的巧妙设计，用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能状态。这种加速方式既不需要过高的电压，又不需要太大的机器设备，就能将粒子加速到高能态。劳伦斯发明的第一个回旋加速器直径只有4.5英寸（11厘米），可以用一只手握住，总共花费了25美元。然而这项伟大的发明让他享誉世界，并因此获得了1939年的诺贝尔物理学奖（伯克利的第一位诺奖获得者）。与要一直增高电压才能为带电粒子提供更高动能的加速器相比，这种回旋加速器只要增加旋转直径就能为带电粒子提供更高动能，所以劳伦斯后来建造了直径慢慢的变大的加速器。继4英寸（10厘米）回旋加速器后，他很快在1931年造出了直径10英寸（25厘米）的回旋加速器：对这个直径只有25厘米的回旋加速器施加3000伏电压后，带电粒子获得的能量已超越了剑桥大学卡文迪许实验室科克罗夫特和沃尔顿的那种需要加压到80万伏电压的加速器所能提供的能量了。

再后来，他和他的团队造出了直径慢慢的变大、功能越来越强的回旋加速器：1932年的27英寸（69厘米）、1937年的37英寸（94厘米）、1939年的60英寸（1.52米）。每一台加速器都是当时世界上最强大的加速器，他的纪录只有他自己在打破。围绕这个设备，他建立了世界上最重要的核物理研究实验室。利用前面几台加速器，劳伦斯团队通过向碳-13发射高能质子，发现了氮-13同位素；用高能质子轰击石墨，发现了碳-14同位素。在那台直径60英寸（1.52米）的回旋加速器上，劳伦斯的助手、连襟（他老婆的妹妹的丈夫）

利用它发现了93号元素“镎”，他的学生格伦·西博格（美国物理学家，1951年诺贝尔化学奖获得者）利用它发现了94号元素“钚”，两人因此共享了1951年的诺贝尔化学奖。1932年，伯克利最年轻的正教授欧内斯特·劳伦斯教授双喜临门，其一喜是：在这一年他结束了与耶鲁大学医学院院长乔治·布卢默的女儿玛丽·布卢默的六年爱情长跑，两人于当年的5月14日完婚。婚后他们俩一连生了六个孩子，就像他一个接一个地造回旋加速器一样。之所以提到这一点是因为有个事必须要提一下：劳伦斯夫妇把他们的第四个孩子以他在伯克利最亲密的朋友

的名字命名——罗伯特·劳伦斯。是的，本文前面曾经提到过，美国物理学家阿瑟·康普顿博士毕业后曾经访学于英国剑桥大学卡文迪许实验室拜约瑟夫·约翰·汤姆逊（本文都简称为约瑟夫·汤姆逊，或汤姆逊）为师，后来康普顿用汤姆逊的名字给自己的小儿子命名——约翰·约瑟夫·康普顿。前文说了，这是爱与尊敬的象征。实验物理学家劳伦斯用他亲密朋友、理论物理学家奥本海默的名字为自己的儿子命名，也是爱与尊敬的象征。——如果说实验物理学家劳伦斯是一个实干家，理论物理学家奥本海默就是一个诗人，他们彼此敬仰。1932年，劳伦斯遇到的第二喜是：在这一年他获得了回旋加速器的发明专利。31岁的劳伦斯其实就已能退休了。因为全世界所有想要做核物理实验的研究所都要来买他的这个专利，马上卡文迪许实验室就要派人来买了，后面还有各国各地的很多个追随者，他靠这项专利就可以衣食无忧了。但是他把这项专利转让给了一家私人研究基金会，因为这家基金会在他从事研究之初曾经数次资助过他。

1932年还发生了一件事对劳伦斯产生了重大影响，便是在这年4月卡文迪许实验室的科克罗夫特和沃尔顿发布了他们用高能质子成功分裂锂原子核的研究成果。劳伦斯一获悉这一条消息，便决定用自己的11英寸回旋加速器（当时27英寸的回旋加速器还没有造出来）验证一下这个实验。几个月后（主要是缺乏其他实验设备），他终于成功地重复了这个将锂原子转换成氦原子的实验，证明了科克罗夫特和沃尔顿的发现是正确的。

他这一验证不要紧，感到震惊的不是他发现科克罗夫特和沃尔顿是正确的，而是科克罗夫特和沃尔顿震惊地发现劳伦斯竟然可以轻而易举地用如此小巧的11英寸回旋加速器重复他们的实验，他们自己可是用了电压倍加器的方法把庞大的直线万伏电压后才完成的实验啊。震惊之余，科克罗夫特和沃尔顿就特别想要了解一下回旋加速器到底是个什么模样，更想认识一下这位远在大洋彼案的美国物理学家。于是，科克罗夫特向劳伦斯发出了邀请，邀请他参加明年（1933年）在比利时召开的

，希望到时候能向他当面请教。说起索尔维会议这个词大家可能会有点陌生，但是贴出下面这张照片就不会有人感到陌生了。

这张被称为天才聚会的照片就是1927年第五次索尔维会议的参会者合影照。在这张29人的大合影中，本文前面已然浮现过的人有：

。顺便提一下，最后一排右二的拉尔夫·福勒（紧挨着海森堡的那位高个子）就是卡文迪许实验室主任卢瑟福的女婿，他也是从剑桥三一学院毕业、在卡文迪许实验室任职，是奥利芬特的小师弟哈利·梅西的导师。这张合影照之所以能聚集这么多顶尖人物，是因为索尔维会议就是二十世纪上半叶全球物理、化学领域最顶级的学者聚会。该会议由比利时实业家

于1911年发起首届并因此得名，然后在1913年和1921年又由索尔维发起召开了第二届和第三届（第二届和第三届之间相差时间相对来说比较长是因为发生了第一次世界大战导致的中断）。1922年索尔维去世后，组委会将会议分割成索尔维物理会议与索尔维化学会议两种（前三届都是物理领域主题），并将会议设定成每三年一个周期：索尔维物理学会议后的第二年召开索尔维化学会议，然后间隔一年，然后再召开下一届的索尔维物理学会议。所以在1921年召开第三届索尔维物理会议后，1922年召开了第一届索尔维化学会议；1923年是间隔年；1924年召开了第四届索尔维物理会议，1925年召开了第二届索尔维化学会议；1926年是间隔年；1927年召开了第五届索尔维物理会议……简单地说，物理论物理的，化学论化学的，都是每隔三年召开一次，但相互不重叠。索尔维会议采取仅受邀请制，每届围绕一个主题邀请领域内全球最顶级的学者参与，会议时长三四天到一周左右，给予这些顶级学者充分的讨论交流。索尔维会议的诞生伴随着二十世纪初叶物理学大发展时代的来临，是一场顶级学者进行学术交流和思想碰撞的饕餮盛宴，其中最史上留名的就是1927年的这次会议：29个与会者中有17人已经获得或即将获得诺贝尔奖；17个人一共获得了18个诺贝尔奖（居里夫人有两个）。这场会议史上留名的另一个重要原因是：以玻尔为代表的哥本哈根学派与爱因斯坦之间的世纪大辩论。

不过，虽然说这个会议是邀请行业内的全球顶级学者参与，但其实几乎所有参会者都是来自欧洲的，因为当时全球最顶级的物理、化学研究基本上全部都在欧洲。偶尔会邀请一位杰出的美国科学家参与，但是这些美国科学家都是在欧洲留学过的，比如：1921年第三届索尔维会议邀请的美国学者

曾经留学于德国的哥根廷大学；1927年第五届索尔维会议邀请的美国学者阿瑟·康普顿（美国物理学家，1927年诺贝尔物理奖获得者）曾经留学于英国剑桥大学的卡文迪许实验室。所以，当欧内斯特·劳伦斯受邀参加1933年索尔维会议时，着实是给美国物理学领域添了光张了彩：如前所述，劳伦斯是土生土长的美国本土培养出来的博士，从来没有过欧洲留学（包括访学）经验。其实并不是劳伦斯没有去欧洲留学的机会，早在1925年他刚从耶鲁大学拿到博士学位时他就已经申请到了美国国家科学研究委员会提供的奖学金（NRC fellowship，也就是奥本海默在1927年获得的那个奖学金），他没有按照当时的惯例去欧洲访学而是留在耶鲁大学做研究助理（奥本海默用这个奖学金第一年在哈佛、加州理工学院做研究，第二年在欧洲多地访学，前文已述）——劳伦斯这位年轻的美国学者对自己做出原创科研成果是非常有自信的，并不执着于去欧洲取经（也可能与舍不得远离当时刚认识的女朋友、未来的妻子玛丽·布卢默有关，据记载劳伦斯就在最近一段时间认识了耶鲁大学医学院院长的大女儿玛丽·布卢默并成功地追求了她）。仅仅几年后，他就受邀去欧洲参加最顶级的学者盛宴索尔维会议了，在这方面他代表了美国本土学者第一人，代表的是美国物理学科研在强大的欧洲学术面前的崛起。

”，这正是剑桥大学卡文迪许实验室研究的核心领域，卡文迪许实验室团队在此前三年刚刚取得了一系列杰出成绩（见上文），于是卡文迪许实验室团队成为此次会议的绝对主力，受邀参会的人员最多。以实验室主任卢瑟福（下图1）带队，卡文迪许实验室派出了至少六人的豪华团队，另外五人分别是：

在总计四十来个人参会的国际会议上，一个单位派出了至少六人的团队参加，这在索尔维会议上是极为少见的（应该只有这一次）。但这同时也说明，卡文迪许实验室的整体实力就代表了该领域当时的全球第一。

，他与邀请他的科克罗夫特（3号）站在一起合影留念，两人在这次会议中结下了非常亲密的友谊，合影时都站在一起。我个人觉得这张1933年的索尔维会议合影照的历史意义、历史价值不低于1927年的索尔维会议合影照，甚至在某些特定的程度上还要高于、远高于那张有17个诺奖获得者聚集的照片，有如下几个很重要的但似乎从来就没引起过人们重视的原因请容我一一讲出来。

，我将其命名为“两个欧内斯特的碰面”：来自欧洲的欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）与来自美国的欧内斯特•劳伦斯（Ernest Lawrence）的首次碰面（也应该是最后一次碰面）。这次碰面虽然不像六年前玻尔与爱因斯坦碰面时掀起的交锋那么直接并且激烈，但实际上也是暗含竞争的。欧内斯特·卢瑟福率领的卡文迪许豪华团队代表了实验物理领域全球第一、欧洲第一的传统地位，而单刀赴会的欧内斯特•劳伦斯则代表了新崛起的美国科研力量。他们的碰面代表了欧洲顶级实验室与美国顶级实验室的碰面，更代表了欧洲学术水平与美国学术水平的碰撞。虽然欧洲学术此时仍然处于绝对领头羊，但在部分领域已经被美国超越（比如这个回旋加速器），多年来相对欧洲一贯处于学生地位、追随者地位的美国学派已经迈出了迎头而上、平分秋色、最终超越的步伐，这次会议是一个极具标志性的开始。就以劳伦斯的回旋加速器为例，在这次会议上劳伦斯做了回旋加速器的主题演讲。卡文迪许研究团队深受触动，他们回去以后都开始造自己的回旋加速器：科克罗夫特在卢瑟福的领导下在卡文迪许实验室建造回旋加速器；查德威克在1935年离开卡文迪许实验室后开始在利物浦大学建造回旋加速器；没有参加这次会议的奥利芬特从1937年开始在伯明翰大学建造回旋加速器。并且他们在建造回旋加速器过程中都不同程度地得到了劳伦斯的指导（或者是劳伦斯派助手去现场指导，或者是他们从欧洲到美国向劳伦斯当面请教），在这一方面，美国本土学者劳伦斯已经成了欧洲传统强队的老师。

·卢瑟福，1937年接任卢瑟福出任第五任主任的是劳伦斯·布拉格，他们两人的名字加起来就是欧内斯特·劳伦斯，是不是非常巧啊。也正是在卡文迪许实验室第四任、第五任主任执掌实验室期间，以欧内斯特·劳伦斯为代表的美国实验物理团队正式将实验物理带入了“大科学”时代，这一转型得益于二战期间的大型科研项目（最主要的就是项目），乃至于战后美国催生了一批全球最先进的国家实验室，这是欧洲传统实验室不能向背的。

，这张照片实际上的意思就是二战双方（美英vs德）研发人员的提前十年大合影，只是他们当时都不知道而已。其实，双方关于开发的最重要人物的大部分都已经在这张照片里了，所以更显意义非凡。英国的卡文迪许小组成员就不用说了，除了在1937年去世的卢瑟福以外，其他参会人员几乎全部参与领导了英国的计划和后来的美国计划。而美方代表劳伦斯就是美国计划最关键的核心人物之一；美国计划最关键的另外一个核心人物恩利克·费米（上图8，意大利物理学家，1938年诺贝尔物理奖获得者）现在虽然是意大利科研人员，但5年后（1938年）他就移居美国了，成为美国计划中最核心的几个人之一。以及德国项目的领导人维尔纳·海森堡（上图10，德国物理学家，1932年诺贝尔物理奖获得者）。费米与海森堡两人比肩而立，他们不会知道几年后他们将会成为致命的对手。

，这张照片标志了一个时代的转折点。在这张照片的最下方有一行字标注了爱因斯坦缺席会议。爱因斯坦为何会缺席此次会议？因为爱因斯坦刚在一年前（1932年底）去了美国，1933年希特勒上台后就把他在柏林的寓所给抄家了并悬赏10万马克索取他的人头，他决定再也不回欧洲了。以爱因斯坦流亡美国为代表，1933年成了一个时代的转折点：此后十余年间，由于希特勒的迫害及欧洲战事的影响，大量的欧洲学者开始流向美国，上图中的费米、泡利（图9）、玻尔（海森堡前坐者）等等都是如此。也就是说，从这张照片开始，全球科研重心开始转移，并在战后完成了这个转移。而这张照片不仅记录了这个时代的转折点，也记录了索尔维会议自己的转折点：拜欧洲战事所赐，下一次的（第八届）索尔维物理学会议不是在预定中的三年后的1936年召开，而是在15年后的1948年召开了。而当下一次索尔维会议召开时，全球科研重心的转移已经基本完成了。这就是这张照片的另一层含义：欧洲学术的巅峰终结。

：如果你仔细研究这个照片，你会发现，这其实不是41个人的合影，而是42个人的合影——你放大照片就会发现，墙上挂着的唯一一张没有被遮挡、很显然是有意全部露出的相框里的人就是索尔维会议的创始人欧内斯特·索尔维本人，他留着他那非常有特点的白胡子，打着优雅的领结。