圖片來源：7月5日科技日報電子報第4版走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室專欄網(wǎng)頁截屏（部分）
英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室只是一棟古色古香的3層樓房，看上去并不宏偉，但就是這樣一個地方，被稱為“諾貝爾獎的搖籃”，自1895年諾貝爾獎創(chuàng)立以來，該實(shí)驗(yàn)室共有30位成員獲獎，為物理學(xué)的發(fā)展創(chuàng)造了豐功偉績。
世界物理學(xué)“發(fā)源地”
作為近代科學(xué)史上第一個社會化和專業(yè)化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，自1874年成立以來，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室一直身處物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的最前沿。
卡文迪許實(shí)驗(yàn)室取名源自亨利-卡文迪許，他最重要的成就是完成了測量萬有引力常量的扭秤實(shí)驗(yàn)，使牛頓的萬有引力定律成為一個精確規(guī)律，同時也為它提供了最重要的實(shí)驗(yàn)佐證。其創(chuàng)始人詹姆斯-克拉克-麥克斯韋提出的電磁理論及麥克斯韋方程組，在物理學(xué)上具有劃時代的意義。第三代主任約瑟夫-約翰-湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，終結(jié)了20年的原子物理大討論，導(dǎo)致了1920年代量子力學(xué)的出現(xiàn)。在湯姆遜擔(dān)任主任期間，威爾遜發(fā)明了云室——最早的帶電粒子徑跡探測器，促進(jìn)了正電子、繆子等的發(fā)現(xiàn)；歐內(nèi)斯特-盧瑟福發(fā)現(xiàn)了人造核裂變，證實(shí)了原子的中心存在著原子核。這些非凡的進(jìn)步開創(chuàng)了現(xiàn)代物理學(xué)。
在盧瑟福的任期內(nèi)，弗朗西斯-阿斯頓發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素的同位素；帕特里克-布萊克特首先拍攝了人工核相互作用；詹姆斯-查德威克發(fā)現(xiàn)了中子；約翰-考克羅夫特和歐內(nèi)斯特-沃爾頓實(shí)現(xiàn)了第一個由加速高能粒子誘導(dǎo)的受控核解體，以及首次通過實(shí)驗(yàn)證明了E=mc^2。
在湯姆遜和盧瑟福這對師徒的帶領(lǐng)下，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室鑄造了物理學(xué)的半壁江山，被稱為“世界物理學(xué)的發(fā)源地”。此后，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室在計算機(jī)斷層掃描（CT）、X射線晶體學(xué)、DNA結(jié)構(gòu)的測定、血紅蛋白結(jié)構(gòu)的標(biāo)定、脈沖星探索等領(lǐng)域，都作出了巨大貢獻(xiàn)。
從電磁到原子、從微小的DNA到廣袤的天體物理，諸多具有劃時代意義的新發(fā)現(xiàn)使卡文迪許實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家30次登上諾貝爾獎領(lǐng)獎臺。其中第一位獲獎?wù)呤菍?shí)驗(yàn)室第二代“掌門人”瑞利勛爵，他因測定了氬氣的密度和性質(zhì)而獲得1904年諾貝爾物理學(xué)獎，而最新獲獎?wù)邉t是2019年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者迪迪埃-奎洛茲，因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)了圍繞其他類太陽恒星運(yùn)行的系外行星”。
注重科研精神和人才培養(yǎng)
為什么卡文迪許實(shí)驗(yàn)室能夠取得如此巨大的成功？
“我覺得最重要的是注重科學(xué)精神的傳承和人才的培養(yǎng)，劍橋大學(xué)把對學(xué)生的培養(yǎng)放在第一位?！敝袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)上海研究院執(zhí)行院長陸朝陽教授一針見血地指出。2008年，陸朝陽獲英國政府獎學(xué)金和劍橋海外基金資助，負(fù)笈卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。
在人才培養(yǎng)方面，陸朝陽說，最典型的例子是盧瑟福。盧瑟福不但自己獲得了諾貝爾化學(xué)獎，其學(xué)生中更有多達(dá)11人獲得了諾貝爾獎。為傳承卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的精神，陸朝陽本人也非常注重學(xué)生的培養(yǎng)，其學(xué)生中不乏青橙獎得主、全球華人物理學(xué)會優(yōu)秀博士論文獲得者等。
中科院物理所量子體系光電子學(xué)課題組組長許秀來教授曾在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)10年之久，他對科技日報記者表示：“卡文迪許實(shí)驗(yàn)室非常重視教學(xué)，我在此學(xué)習(xí)和工作期間，凝聚態(tài)量子理論一課是當(dāng)時的系主任皮特-李特爾伍德主講，所有習(xí)題課基本都是正式職工甚至教授主講，而且每次習(xí)題課都是小班，只有2—3人。教師的態(tài)度非常認(rèn)真，我記得第一次帶實(shí)驗(yàn)課培訓(xùn)，主講老師告訴我們‘不要試圖愚弄學(xué)生，你必須嚴(yán)陣以待’?！?
重視教學(xué)一直是卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)良傳統(tǒng)。此前，物理學(xué)意味著理論物理學(xué)，被認(rèn)為是數(shù)學(xué)家的領(lǐng)域。而在麥克斯韋的主持下，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主張用實(shí)驗(yàn)方法揭示自然現(xiàn)象、本質(zhì)及其規(guī)律，并運(yùn)用數(shù)學(xué)分析建立物理理論，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論。在他的課程上，不僅講理論，還會用實(shí)驗(yàn)予以輔助，要求學(xué)生在上課的過程中，自己動手制造儀器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以此加深對理論的印象和理解。
陸朝陽表示：“這些方式方法激發(fā)了學(xué)生們的科學(xué)探索激情，鍛煉了他們的動手能力，也潛移默化地培養(yǎng)了他們的科學(xué)精神。”
營造自由的學(xué)術(shù)氛圍
陸朝陽進(jìn)一步指出，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室營造了非常自由的學(xué)術(shù)氣氛，這里鼓勵奇思妙想，給予學(xué)生充分的自由去探索他們感興趣的問題，學(xué)生也可以自由選擇導(dǎo)師。
卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的這一氛圍源自麥克斯韋，在他的課上，只要學(xué)生有好想法，可以和任何人分享、交流和探討。
許秀來對此印象深刻，他說：“卡文迪許實(shí)驗(yàn)室不同課題之間、同事之間的討論相對開放，大部分時間學(xué)術(shù)討論是自由的，學(xué)生可以直接指出老師觀點(diǎn)的錯誤。”
這種良好的自由學(xué)術(shù)的氛圍，使實(shí)驗(yàn)室碰撞出了各種各樣不同形式的思想火花。
“卡文迪許實(shí)驗(yàn)室也鼓勵學(xué)科之間的交叉，最有名的例子就是DNA分子螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)?！标懗栒f。這或許可以解釋，作為劍橋大學(xué)的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室何以涌現(xiàn)出那么多“跨界明星”，將化學(xué)獎和生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎收入囊中。
縱觀卡文迪許實(shí)驗(yàn)室這100多年的發(fā)展歷程，盡管不同“掌門人”的領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格不同，但對于一個偉大的實(shí)驗(yàn)室來說，能讓其在時代的變遷中永遠(yuǎn)熠熠生輝的，是身處其中的人殫精竭慮探索科學(xué)奧秘、追求科學(xué)真理的熱情，是嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科研作風(fēng)和自由開放的學(xué)術(shù)氛圍。(記者劉 霞)
