布拉格家族的榮譽(yù)

王杰婷

談及諾貝爾獎(jiǎng)，你會(huì)想到什么？認(rèn)為它是歐洲科技界的奧斯卡，獲獎(jiǎng)之后會(huì)獲得的豐厚獎(jiǎng)金，還是糾結(jié)那些叫不出名的拗口的理論到底與人類發(fā)展有何關(guān)聯(lián)？

諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)有頒給個(gè)人的，也有兩人或三人共同獲獎(jiǎng)的，但是1915年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)卻因?yàn)閯?chuàng)下兩項(xiàng)紀(jì)錄，而被世人傳為佳話。

1915年，因表彰威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg）及其子威廉·勞倫斯·布拉格（William Lawrence Bragg）用X射線對(duì)晶體建構(gòu)的分析所作出的貢獻(xiàn)，為他們頒發(fā)了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

這是諾貝爾獎(jiǎng)第一次頒給父子，而勞倫斯·布拉格在獲獎(jiǎng)時(shí)年僅25歲，是當(dāng)時(shí)最年輕的獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

真正意義上的物理研究工作

亨利·布拉格出生于1862年7月2日，父親曾是一位出色的海員，母親是位溫柔善良的全職太太，他還有兩個(gè)弟弟，一家五口在英國(guó)威格頓幸福的生活。但就在亨利·布拉格7歲的時(shí)候，年僅36歲的母親不幸去世，對(duì)于幸福的一家來(lái)說(shuō)這無(wú)疑是一個(gè)天大的打擊。但亨利·布拉格的父親并沒有因?yàn)橛H人的離世和面對(duì)繁重的生活負(fù)擔(dān)而萎靡不振，他反而更加清晰自己肩上的責(zé)任，他深知科學(xué)與知識(shí)的重要性，于是，一直堅(jiān)持讓自己的孩子讀書。年幼的亨利·布拉格也很爭(zhēng)氣，他通過自己的努力，不負(fù)眾望，于1881年考入了劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系，并于4年后以優(yōu)異的成績(jī)從劍橋大學(xué)畢業(yè)。

“1885年末的一個(gè)上午，布拉格穿過國(guó)王廣場(chǎng)去參加J·J·湯姆遜在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室舉辦的一個(gè)講座，巧的是，在去的路上，布拉格正好遇到了講演者本人。”也正是這次機(jī)緣巧合的碰面，亨利·布拉格成為了澳大利亞阿德萊德大學(xué)的數(shù)學(xué)物理教授，此時(shí)他才23歲。

在別人眼中亨利·布拉格才智超群，但他直到40歲才開始真正意義上的物理學(xué)研究工作，這在物理學(xué)史上也是很奇特的一個(gè)現(xiàn)象。

亨利·布拉格在阿德萊德大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)教授期間，把大部分時(shí)間都花在教學(xué)、通俗演講以及追蹤、學(xué)習(xí)并重復(fù)別人的實(shí)驗(yàn)上。他曾回憶那段時(shí)光，說(shuō)：“我是數(shù)學(xué)物理教授，但我從未學(xué)過物理，除了取得學(xué)位后的兩個(gè)學(xué)期，我也沒有在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室做過物理實(shí)驗(yàn)?！?/p>

1904年亨利·布拉格真正開始了研究工作，而動(dòng)力似乎是來(lái)自一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)。亨利·布拉格被任命為澳大利亞科學(xué)促進(jìn)會(huì)物理學(xué)部主席，他需要發(fā)表主席致詞，因此涉及到最新的電子與放射性現(xiàn)象，他的研究興趣因此產(chǎn)生。

因?yàn)楹嗬げ祭裨诜派湫苑矫娴难芯砍煽?jī)，也因?yàn)榘⒌氯R德大學(xué)缺乏研究氣氛，1909年他接受了利茲大學(xué)的教授職位。不過，在利茲大學(xué)最初的3年里，亨利·布拉格并沒有適應(yīng)利茲大學(xué)的教學(xué)與生活環(huán)境，差點(diǎn)就停止了研究工作。好在當(dāng)時(shí)德國(guó)物理學(xué)家馮·勞厄發(fā)現(xiàn)了第一張X射線衍射圖，這激起了亨利·布拉格對(duì)這張圖做出解釋的迫切愿望；更為重要的是此時(shí)亨利·布拉格有了一位得力的助手，那就是他的長(zhǎng)子勞倫斯·布拉格。

上陣父子兵

1889年7月1日，亨利·布拉格和格溫步入了婚姻的殿堂。1年后他們第一個(gè)兒子勞倫斯·布拉格出生。小布拉格出生后仿佛是父親的翻版，在同齡人中同樣的優(yōu)秀、突出，他同樣考取了劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系。也正是因此，小布拉格在劍橋讀研究生期間，他和父親便因?yàn)楣餐膼酆?，成為了好朋友。而亨利·布拉格也為兒子感到無(wú)比的自豪和驕傲。

1912年的暑假，小布拉格按照慣例來(lái)到了父親所在的利茲大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，父子倆便立即圍繞勞厄等人關(guān)于X射線晶體衍射現(xiàn)象的報(bào)告進(jìn)行了認(rèn)真的討論。

暑假結(jié)束后，小布拉格還在日以繼夜地思考著勞厄的照片，并在11月的《劍橋哲學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了《晶體對(duì)短波長(zhǎng)電磁波的衍射》一文。小布拉格經(jīng)過反復(fù)認(rèn)真而深入的研究發(fā)現(xiàn)，父親的觀點(diǎn)是片面的，因此他站在了父親的對(duì)立面上。

此時(shí)的父親并沒有因此而感到懊惱和不愉快，相反，亨利·布拉格接受了兒子的意見，進(jìn)一步完善了自己的觀點(diǎn)。

從1912年至1914年，布拉格父子倆完成了一系列無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定，最終父子共同摘取了1915年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)桂冠。

父子同心

小布拉格對(duì)X射線衍射產(chǎn)生興趣，起源于他的父親。幼年的小布拉格在一次騎車時(shí)被弟弟推倒，左肘嚴(yán)重受傷，醫(yī)生一度放棄治療，最終在其舅舅的幫助下才幸運(yùn)地獲得醫(yī)治。亨利·布拉格很早就開始自制X射線管重復(fù)倫琴的實(shí)驗(yàn)，小布拉格受傷后，他就自己動(dòng)手給兒子拍X光片檢查傷勢(shì)，這也正是小布拉格與X射線的第一次結(jié)緣。

小布拉格11歲那年，父母將他送入當(dāng)?shù)匾凰忻挠⒏裉m教會(huì)學(xué)校圣·彼得公學(xué)就讀，在所學(xué)習(xí)的8門課中，他除了對(duì)數(shù)學(xué)充滿著強(qiáng)烈的求知欲外，還特別喜愛化學(xué)實(shí)驗(yàn)。化學(xué)老師經(jīng)常讓他幫助做課堂上的實(shí)驗(yàn)演示，這使他第一次對(duì)科學(xué)方法產(chǎn)生了由衷的興趣。

1905年，年僅15歲的小布拉格進(jìn)入了父親所在的阿德萊德大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。當(dāng)時(shí)，亨利·布拉格正在研究X射線射程問題，經(jīng)常與小布拉格談?wù)撚嘘P(guān)的研究情況，這使小布拉格耳目一新，同時(shí)他也慶幸自己在學(xué)生時(shí)代就接觸到一些科學(xué)前沿知識(shí)。1908年，小布拉格以優(yōu)異的成績(jī)獲得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位。恰好在這年他父親被聘為利茲大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)教授，次年小布拉格跟隨父親到了英國(guó)，考取了艾倫獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院繼續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，第二年他改學(xué)物理，結(jié)果他僅用了一年的時(shí)間就學(xué)完了全部必修的物理學(xué)課程，并于1912年通過了自然科學(xué)榮譽(yù)學(xué)位考試。此后便轉(zhuǎn)到了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，開始在物理學(xué)家J·J·湯姆孫的指導(dǎo)下，從事關(guān)于圍繞離子在各種氣體中的遷移率等實(shí)際的科學(xué)研究工作。

在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，小布拉格學(xué)過金屬車削、自己設(shè)計(jì)制作儀器等各種實(shí)驗(yàn)技能。他還經(jīng)常利用假期到他父親所在的利茲大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里工作，在那里有他父親親自安裝的X射線設(shè)備。他通過操作和訓(xùn)練，不僅熟悉了有關(guān)設(shè)備的各種性能，還幫助父親做過一些實(shí)驗(yàn)。

其實(shí)亨利·布拉格不僅是小布拉格科學(xué)的啟蒙與導(dǎo)師，同時(shí)還是他的精神導(dǎo)師。

在亨利·布拉格身上，貧窮一直籠罩著他的幼年時(shí)光。但在常人眼中的不幸，卻成了他拼搏的原動(dòng)力。亨利·布拉格母親去世后，家庭重?fù)?dān)都落在了父親的身上，所以家庭經(jīng)濟(jì)條件常年拮據(jù)。常言說(shuō)：“窮人的孩子早當(dāng)家?！焙嗬げ祭穹浅６?，深知自己每一分學(xué)費(fèi)都來(lái)之不易，所以他從不講究穿戴，也不與其他同學(xué)攀比，只是一直埋頭苦學(xué)，憑借著自己的聰穎才智，他以優(yōu)異的成績(jī)完成中學(xué)學(xué)業(yè)，被保送進(jìn)入了威廉皇家學(xué)院……

小布拉格相較父親，幸福得多，他并未真正體會(huì)過貧窮的滋味，但是小布拉格在與這位人生第一導(dǎo)師的接觸中，從曾經(jīng)貧窮的父親身上看到了，只有貧窮才能夠磨練出來(lái)的性格品質(zhì)，小布拉格在這種潛移默化的影響下茁壯成長(zhǎng)。

父業(yè)的發(fā)散

卡文迪許實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)立至今經(jīng)歷了從經(jīng)典物理向現(xiàn)代物理演變的全過程，實(shí)驗(yàn)室的研究方向也幾經(jīng)改變，但其在世界范圍內(nèi)的領(lǐng)先地位卻始終沒有動(dòng)搖，這與卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)者有著密不可分的關(guān)系。勞倫斯·布拉格作為歷史發(fā)展中的實(shí)驗(yàn)室主任，因其出色的領(lǐng)導(dǎo)才能推動(dòng)了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展，他的學(xué)術(shù)成就和人格魅力，也同樣被人們牢記。

一戰(zhàn)期間勞倫斯·布拉格被派往法國(guó)擔(dān)任聲波測(cè)繪地圖總局的技術(shù)顧問，1918年，勞倫斯·布拉格獲得大英帝國(guó)勛章和軍功十字勛章。1919年初，勞倫斯·布拉格重返劍橋，成為三一學(xué)院的講師，同年秋，他前往曼徹斯特大學(xué)接替物理學(xué)家、卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任盧瑟福的教席，為了讓他能更好地開展工作，曼徹斯特大學(xué)為勞倫斯·布拉格專門設(shè)立了一個(gè)晶體學(xué)教授職位。在盧瑟福的主持下，曼徹斯特大學(xué)物理系聞名世界，而一戰(zhàn)時(shí)，大多數(shù)教員都參與到戰(zhàn)事之中，只留下少部分人進(jìn)行教學(xué)，勞倫斯·布拉格在一個(gè)艱難時(shí)刻接手了這項(xiàng)工作。那里的教授們相對(duì)年長(zhǎng)，并且已經(jīng)習(xí)慣了與盧瑟福打交道，因此勞倫斯·布拉格起初在那里的日子并不輕松，但還是在他的努力下逐漸形成了晶體研究學(xué)派。

隨著研究的逐步深入，勞倫斯·布拉格的研究興趣轉(zhuǎn)向了應(yīng)用X射線分析蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)。起初這項(xiàng)工作是在劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，后來(lái)勞倫斯·布拉格在皇家研究所戴維-法拉第實(shí)驗(yàn)室時(shí)繼續(xù)了這項(xiàng)研究。

1948年，勞倫斯·布拉格為研究應(yīng)用X射線分析蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)創(chuàng)建了一個(gè)使用物理方法解決生物問題的研究小組。1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的轟動(dòng)，但沒人知道勞倫斯·布拉格也對(duì)這個(gè)發(fā)現(xiàn)作出了很大的貢獻(xiàn)。當(dāng)時(shí)是在勞倫斯·布拉格的支持下，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室開展的關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究，同時(shí)，勞倫斯·布拉格40年前做的X射線研究也為這一研究貢獻(xiàn)了力量。

經(jīng)勞倫斯·布拉格提名，克里克、沃森以及莫里斯·威爾金斯成為1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的候選人，并最終獲獎(jiǎng)。

像父親一樣，勞倫斯·布拉格是一位杰出的演講者和卓有成效的組織活動(dòng)家。第二次世界大戰(zhàn)后，他還曾幫助建立了晶體學(xué)國(guó)際聯(lián)盟，并擔(dān)任第一任主席。他對(duì)科學(xué)家與科學(xué)事業(yè)尤為關(guān)心，經(jīng)常在皇家研究院為后輩們作報(bào)告，以吸引他們發(fā)掘科學(xué)這一美妙而動(dòng)人的圣地。

1965年12月在斯德哥爾摩舉行了慶賀他獲得諾貝爾獎(jiǎng)五十周年的典禮，同時(shí)，他也應(yīng)諾貝爾基金會(huì)之邀，介紹了其研究領(lǐng)域過去50年的發(fā)展?fàn)顩r，這也是歷史上第一個(gè)“諾貝爾講座”。

自1992年起，澳大利亞物理學(xué)會(huì)設(shè)立一個(gè)全國(guó)年度最佳物理博士論文獎(jiǎng)項(xiàng)，向最佳論文的作者頒發(fā)“布拉格金牌”（The Bragg Gold Medal for Excellence in Physics）。這枚獎(jiǎng)牌的命名是為了紀(jì)念布拉格父子，獎(jiǎng)牌正面圖案為勞倫斯·布拉格肖像。