查德威克没有背离他的原则

14　查德威克没有背离他的原则

詹姆斯·查德威克（1891—1974），英国物理学家。

1935年因为发现中子获得诺贝尔物理学奖。

英国物理学家查德威克

在德国因“发表颠覆性言论”的罪行被捕

1911年，查德威克以最优秀的成绩从曼彻斯特大学毕业，接着他又留校继续攻读硕士学位，1913年获硕士学位，并获得一项研究奖金。他决定到德国去做访问研究，正好在卡文迪什实验室工作的德国物理学家盖革要回德国，于是他跟盖革一起到了德国。

在德国，他结识了爱因斯坦、哈恩和迈特纳等人，他觉得在德国的研究和生活都十分令人满意。

但是突然祸从天降，第一次世界大战爆发了。虽然朋友们劝他迅速离开德国，盖革在应召入伍前还专门送他200马克，叫他赶快回英国去，但他却由于种种原因延误了。1914年8月，他被德国政府以“发表颠覆性言论”的罪行逮捕，在柏林的监狱里待了10天。后来，他与所有在德国的英侨一起，被送往一个赛马场拘留起来。

这个赛马场在一个叫鲁雷本的地方。他和另外5个人共住一间马厩，这间马厩原来只住两匹马。在这寒冷、饥饿的条件下他生活了4年，本来就很瘦的他越发地瘦，而且落下了个肠道系统痼疾。在这样艰难的条件下，查德威克还同被拘留的几位学者组成一个科学团体，继续做物理学研究。

第一次世界大战结束后，查德威克总算熬过了苦难的日子，活了下来。回到卡文迪什实验室时，他穷得口袋里只有11镑，卢瑟福收留了他。从此他跟随卢瑟福一起作研究。1923年，他被任命为卡文迪什实验室副主任。

查德威克捡了一个便宜？

查德威克为了寻找中子，前后用了几乎二十年的时间，可是却一直在“黑暗之中”徘徊。

1930年，幸运降临到查德威克头上。那年博特和贝克公布了他们的一个奇怪的实验结果。他们在做α粒子轰击铍的实验时，发现了一个意料不到的结果。我们知道，铍是原子序数为4、质量数为9的轻元素。当博特用α粒子轰击铍时，按以往的实验结果，应该从铍里轰击出质子来。但在这个实验中轰出来的不是质子，却出现了一种强度不大而穿透力很强的射线。这种射线可以穿透几厘米厚的铜板，而且穿过去后速度并不明显减小。当时博特不知道这是一种什么射线，就临时取了一个名称——铍辐射。铍辐射穿透力很强，在电磁场中不偏转，也就是说它不带电，酷似当时人们熟知的一种频率较大的、由光子组成的射线——γ射线。在1931年苏黎世物理学家聚会时，博特报告了这一实验结果，并且猜测说：

“铍辐射很可能是γ射线之类的东西。”

约里奥－居里夫妇知道了这一实验情况后，在1931年年底也开始研究博特的实验。他们的实验室条件比较好，有强大的α射线源，所以很容易就做出了与博特相同的实验结果。为了检查“铍辐射”的性质，他们在铍和辐射检测器之间放了一块石蜡。按正常的道理，石蜡总会吸收一些“铍辐射”，使它在石蜡后面的检测器中的反应减弱。但是结果让约里奥－居里夫妇大吃一惊：“铍辐射”穿过石蜡后不仅没有减弱，反而变得更强。还有更加奇怪的事：经过检测，从石蜡中飞出来的竟是质子！他们还测出这些质子的能量。

如果“铍辐射”是γ射线的话，那么γ射线竟然能从石蜡中打出质子来，就是不可思议的怪事。我们知道，γ射线是由频率很高的光子组成的射线，光子的质量几乎是零，那光子与质子相撞，怎么能够撞得动质子，还把质子从石蜡中撞出来呢？打个比方说吧，一个乒乓球与一个10磅的铅球相撞，乒乓球就是用再快的速度，甚至于把自己撞得“粉身碎骨”，也别想让10磅的铅球稍微动一动。这是每一个小孩子都明白的事情。

按照正常的逻辑思考，约里奥－居里夫妇已经面临伟大的发现：所谓铍辐射不会是γ射线，而是一种人们尚不知道的新粒子，不带电，有很大的穿透力。如果这么思考，那他们两位就会获得伟大的发现——继卢瑟福之后发现第4个基本粒子。可惜的是他们两人聪明一世糊涂一时，在这样明显的实验结果面前，还是没有勇气提出有新粒子存在，还是像博特一样认为“铍射线”是一种什么γ射线。

查德威克在知道约里奥－居里夫妇的实验结果后，由于他二十年来一直在寻找中子，所以他立即想到所谓“铍辐射”，恐怕正是他二十年来“踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫”的中子吧？因此他立即将这种神秘的“铍辐射”引入云雾室中，仔细观察它们在云雾室里的运动轨迹。

结果，中子就这样被查德威克发现了。1935年，查德威克获得诺贝尔物理学奖。但是，约里奥－居里夫妇没有同时获奖。这显然有失公平。

查德威克似乎捡了一个便宜。但是再想一想，如果没有他二十多年来含辛茹苦的研究，他能够捡到这个“便宜”吗？

“欢呼加歌颂，荣耀如潮涌”

1932年2月17日，查德威克在《自然》杂志上发表文章，宣布中子被发现了。查德威克在回忆中谦虚地说：

经过长期寻找，终于成功地找到了中子。我的满意，我的高兴，是不言而喻的。的确，决定性的线索是由别人提供的，但这应该说是正常的事情。知识的进步，通常总是很多人共同工作的结果。……我应该承认，如果仅靠我一个人，我对中子的特性不会认识得如此深刻。

所以塞格雷觉得查德威克过于谦虚，他在一篇文章中说：

查德威克的巨大功绩在于，当中子在较早的实验中不存在的时候，他没有把它检测出来，当它最终出现的时候，他马上清楚而令人信服地发现了它。这就是一位伟大实验物理学家的标志。

中子的发现具有极其伟大的意义，如果说1932年以前是核物理的“史前时期”，那么从1932年起才开始了核物理的历史。

正因为中子的发现有如此重大的意义，在哥本哈根的一群物理学家以其独特的方式，表示了他们对发现中子的兴奋。他们把歌德的《浮士德》改编成一部滑稽剧。一位物理学家扮演查德威克，他是剧中的瓦格纳；胖胖的泡利扮演魔鬼靡菲斯特；玻尔则扮演上帝。查德威克（瓦格纳）唱道：

中子已找到，

它把质量挑。

电荷它没有，

泡利还想笑？

泡利发表魔鬼靡菲斯特式的祝贺：

理论这次没料到，

实验把它找到了。

虽然出人意料外，

我们还是乐陶陶。

玻尔带着那群小丑们合唱：

过去是幻觉，如今现真穴。

美轮又美奂，优美而精确！

欢呼加歌颂，荣耀如潮涌。

中性恒伟大，真理现云中！

哥本哈根“上演”《浮士德》的漫画，由伽莫夫绘制
（上面是玻尔，下面是泡利）

惜时如金

1935年，查德威克获得诺贝尔奖后，各种荣誉与赞美接踵而来，他也经常收到去参加各种社交活动的请柬。但是惜时如金的查德威克，对于这些应酬非常反感，觉得浪费了自己宝贵的时间，为了专心于学术研究，他常常连看也不看就把大把大把的请柬往废纸篓里一丢了事。

1945年，英国皇家要册封查德威克为爵士，他像往常一样，没有看这个通知就把它扔到纸篓里，好像没有这回事一样。后来是女王伊丽莎白二世亲自带信给他，他才不得不去伦敦参加册封仪式。

没有背离他的“原则”

第二次世界大战期间，查德威克作为英国的科学家，曾经在美国参加研制原子弹的“曼哈顿工程”，因此有机会与许多美国科学家生活在一起。

一个星期六的晚上，美国物理学家塞格雷在晚餐上遇到了查德威克爵士。他们碰巧谈到钓鱼。查德威克告诉塞格雷第二天他要去捷梅兹河钓鱼。因为塞格雷了解这条河，就问他准备用什么鱼饵，查德威克不假思考就回答：“我只用干苍蝇。”

塞格雷暗示说：“据我的经验，捷梅兹河的鱼只咬蚂蚱。”

第二天傍晚，塞格雷沿着捷梅兹河散步，看到查德威克在一块岩石上手持鱼竿，一动不动。塞格雷不合时宜地问：“钓得怎么样了？”

查德威克面目严肃地答道：“不怎么样。”

一点笑容也没有——因为他没有背离他的“原则”。