卡文迪西實驗室被稱為諾貝爾搖籃,是聞名全球的學術中心之一,這個實驗室培養出26位諾貝爾講得主,創造了科學界的一個奇蹟。
素有諾貝爾搖籃美名的卡文迪西實驗室,其興建經費是來自當時劍橋大學校長威廉‧卡文迪西(William Cavendish, 1808~ 1891)的私人捐款,以他的家族前輩亨利‧卡文迪西 (Henry Cavendish,1731~1810)命名,於1871年馬克斯威爾接任實驗教授之後開始規畫籌建,由他親自設計與監工,在1874年建成。這個是一個教學實驗室,不僅讓物理教學能系統講授,並配合講授同時進行演示實驗,甚至學生也能動手做實驗。繼馬克斯威爾之後,J.J.湯木生、拉塞福、布拉格等都接續帶領這個實驗室創造出不凡的成就。
原來位於距離三一學院不遠的Free School Lane的卡文迪西實驗室早已於1970年代搬遷到劍橋大學的西校區。
歷屆的實驗室主任
馬克斯威爾(James Clerk Maxwell,1831~1879) 1871年馬克斯威爾受聘為劍橋大學物理學教授,並負責籌建該校第一所物理實驗室─卡文迪西實驗室,且於1874年開始擔任第一任主任,直到1879 年因病去世。
1868年底,劍橋大學指定一個委員會討論如何使物理教學達到最佳效果,委員會提議設置實驗物理教授及演示員的職位,並興建一座設備完善的物理實驗室。當時的劍橋大學校長威廉卡文迪西(William Cavendish, 1808~ 1891),私人捐資興建這一間教學實驗室,以他的家族前輩亨利卡文迪西(Henry Cavendish,1731~1810)命名,於1871年馬克斯威爾接任實驗教授之後開始規畫籌建,由他親自設計與監工,在1874年建成。這個素有諾貝爾搖籃美名的卡文迪西實驗室,是一個教學實驗室,不僅讓物理教學能系統講授,並配合講授同時進行演示實驗,甚至學生也能動手做實驗。
馬克斯威爾還整理了一百年前亨利卡文迪西的電學手稿,親自重複每個實驗並作改進。馬克斯威爾非常重視實驗教學,他認為科學教育應立足於講授和基本感覺相結合,不僅要訓練學生的注意力、熟習數學與科學符號,也要訓練學生的眼睛敏銳、耳朵明快、觸覺靈敏和手指敏捷,將教學與可靠的客觀事實相連,使思考活躍起來。要鼓勵學生動手做實驗,即使做錯了也可從中找出有用的東西,這樣就能夠培養學生的探索精神和創造性。
繼馬克斯威爾之後,J.J.湯木生、拉塞福、布拉格等都接續帶領這個實驗室創造出不凡的成就。這幾位大科學家,不僅是卡文迪西實驗室的主任,也都擔任過皇家學會的會長。
瑞利(Rayleigh,1842-1919,發現氬、熱輻射的Rayleigh-Jeans 公式及 Rayleigh 散射定律,1904諾貝爾物理獎得主) 繼任第二任主任,他在1884被選為皇家學院教授而辭職,由28歲的 J.J.湯木生繼任第三任主任。
湯木生(Joseph John Thomson,1856~1940,1906諾貝爾物理獎得主) 領導的35年當中,卡文迪西實驗室有下列的成就:電子的發現;放射性的研究導致α、β射線的發現;正射線的研究, 發明了質譜儀,導致了同位素的研究;膨脹雲霧室的發明,為核物理及基本粒子物理的研究基本工具;電磁波和熱電子的研究導致真空管的發明及無線電的發展。在他任職期間所培養的科學家,有55人成為世界各大學的教授,7人先後獲得了諾貝爾獎。他自己由於發現電子、對氣體放電理論和實驗做出了重大貢獻獲得1906年的諾貝爾物理獎。下圖缺連結
拉塞福 (Rutherford,1871~1937,1908 諾貝爾化學獎得主) ,拉塞福是湯木生的學生,1919年接替退休的湯木生,主持卡文迪西實驗室(1919~1937)。在他的指導和啟發下,有好幾位年輕的科學家獲得重大的成就,成為諾貝爾獎得主。
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布拉格(Sir Lawrence Bragg, 1890-1971; 1915年與父親一起獲得諾貝爾物理獎) ,1938年布拉格繼拉塞福之後負責卡文迪西實驗室,直至1953年,當時正值二戰及戰後時期,他帶領實驗室從事兩個新的方向進行研究,一是注重X射線晶構學,並用於分子生物學,導致DNA的雙螺旋結構的發現;二是與雷射技術有關的射電天文學。在他離任時,卡文迪西實驗室已成為這兩個學門的世界中心,獲得多項諾貝爾獎。
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參考資料
郭奕玲、沈慧君著:物理通史,p507~509,凡異出版社,ISBN 957-694-157-3。