沈祖榮

(江蘇省木瀆高級中學，江蘇蘇州 215101)

1 卡文迪許實驗室簡介

卡文迪許實驗室是英國劍橋大學的一個物理實驗室，是由當時劍橋大學的一位與18、19世紀對物理學和化學都做出過巨大貢獻的科學家亨利·卡文迪許是近親的、名叫威廉·卡文迪許的校長，于1871至1874年間私人捐款興建的.為了紀念偉大的科學家亨利·卡文迪許，所以將此實驗室命名為卡文迪許實驗室.

1.1 麥克斯韋主張自制儀器表演實驗

負責創(chuàng)建卡文迪許實驗室的是著名物理學家、電磁場理論的奠基人麥克斯韋，并且麥克斯韋本人擔任了第一屆相當于實驗室主任的卡文迪許實驗物理學教授.在他的主持下，卡文迪許實驗室開展了教學和多項科學研究.按照麥克斯韋的主張，在系統(tǒng)地講授物理學的同時，還需輔以表演實驗.他認為，這些實驗的教育價值，往往與儀器的復(fù)雜性成反比，學生用自制儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但卻會比用仔細調(diào)整好的儀器，學到更多的東西.仔細調(diào)整好的儀器學生容易依賴，而不敢拆成零件，所以表演實驗則要求結(jié)構(gòu)簡單，學生便于掌握.從那個時候起，使用自制儀器做表演實驗就形成了卡文迪許實驗室的特色與傳統(tǒng).

1.2 湯姆遜主張招收各地(含國外)學生來實驗室學習與研究

湯姆遜是卡文迪許實驗室的第3任實驗室主任，他主張招收各地(含國外)學生來實驗室學習與研究，并建立了一整套培養(yǎng)研究生的制度和形成了優(yōu)良的學風.1895年，卡文迪許實驗室開始招收劍橋大學外校(包括國外)的畢業(yè)生當研究生，一大批優(yōu)秀青年陸續(xù)來到卡文迪許實驗室，在湯姆遜的指導下進行學習與研究.在湯姆遜35年的任職中，卡文迪許實驗室的成員開展了大量的現(xiàn)代物理前沿的研究，并且取得了巨大的成就，卡文迪許實驗室成員的研究水平處于當時世界領(lǐng)先地位.

1.3 大師云集，卡文迪許實驗室100多年來經(jīng)久不衰

麥克斯韋建立實驗室并首任實驗室主任，經(jīng)瑞利第三對麥克斯韋的自制實驗觀點的傳承;第3任實驗室主任湯姆遜主張廣納賢才，招生來自劍橋大學外、甚至英國以外的學生來實驗室學習與研究.卡文迪許實驗室中大師云集，并且傳、幫、帶地開展團結(jié)協(xié)作，形成了強有力的、可持續(xù)的研究團隊.卡文迪許實驗室中先后有30多位物理學家獲得諾貝爾獎.盡管20世紀以來世界各類實驗室如雨后春筍，出現(xiàn)了許多著名的物理實驗室，但卡文迪許實驗室歷經(jīng)100多年經(jīng)久不衰，目前仍然是世界上最著名的物理實驗室之一.

2 卡文迪許實驗室或與其密切相關(guān)的成員獲諾貝爾獎的統(tǒng)計

據(jù)云南大學百年諾貝爾獎專題(http://www.ynu.edu.cn/nobel/91-00.html)以及結(jié)合相關(guān)的物理史實，截止到1990年，卡文迪許實驗室或與其密切相關(guān)的成員中獲諾貝爾獎的統(tǒng)計情況，見表1所列.

表1

續(xù)表

3 卡文迪許實驗室——諾貝爾獎?chuàng)u籃的啟示

100多年來，在同一個物理實驗室中，竟然有30多位科學家獲得代表世界最高級別的諾貝爾獎，實屬罕見.之所以說卡文迪許實驗室是諾貝爾獎的搖籃一點也不為過;縱觀這一現(xiàn)象，結(jié)合諾貝爾獎獲得者的共性，給人們有眾多的啟示.

3.1 名師主持，不拘一格育人才

自第1任實驗主任麥克斯韋起，每1任實驗室主任都為當時、乃至今天來說都是赫赫有名的大科學家，自從第3任實驗室主任湯姆遜主張向劍橋大學、甚至全球招生學生加入到實驗室的學習與研究之中，使得卡文迪許實驗室聚集了當時全球物理學界的精英，更使一批青年才俊對加入卡文迪許實驗室研究團隊的無限向往.

3.2 名師出高徒，弄斧到班門

從卡文迪許實驗室成員或密切相關(guān)者獲諾貝爾獎的統(tǒng)計表不難看出，湯姆遜是盧瑟福等的教師，盧瑟福是查德威克和玻爾等人的教師.名師們研究當時物理學最前沿的領(lǐng)域，作為助手的學生也從中學到了相關(guān)的知識和研究方法，逐漸地學生也成為該領(lǐng)域的名師，這樣的傳、幫、帶，使得卡文迪許實驗室的成員屢屢獲得諾貝爾獎.應(yīng)證了中國的古話，名師出高徒、弄斧到班門.

3.3 志存高遠，勇于探索

卡文迪許實驗室成員或密切相關(guān)者中，尤其是諾貝尓獎獲得者來自全球，都有多個地方(或國家)的學習或工作經(jīng)歷，他們?yōu)榱俗约簩ρ芯课锢韺W前沿問題的理想，來到卡文迪許實驗室進行學習與研究.物理學的前沿就意味著物理學發(fā)展方向的不明朗，也意味著研究道路的中艱難曲折，失敗比成功的幾率大.卡文迪許實驗室成員或密切相關(guān)者不畏艱難、勇于探索，在當時物理學的前沿領(lǐng)域獲得了一項項巨大的突破或進展，使得他們中一些人屢獲諾貝爾獎.

3.4 團隊協(xié)作，孵化成功

卡文迪許實驗室中匯聚全球精英，名師主持相關(guān)研究領(lǐng)域，最終依靠團隊協(xié)作取得成功;名師只有形成合力，才能發(fā)揮其巨大的作用.沒有團結(jié)一致、積極向上的團隊，僅為名師單打獨斗，是不可能取得尖端領(lǐng)域的成功.可見，團隊協(xié)作是成功的孵化器.

3.5 創(chuàng)新源于扎實的理論基礎(chǔ)，年輕是創(chuàng)新的理想時間

之所以獲得諾貝爾獎是因為在相關(guān)領(lǐng)域獲得了獨到的發(fā)現(xiàn)或為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展做出了巨大的貢獻，創(chuàng)新成果是獲諾貝爾獎的共性.從研究諾貝爾獎獲得者可以發(fā)現(xiàn)，提出若干年之后獲得諾貝爾獎的理論或新的發(fā)現(xiàn)時，科學家的年齡大多在30至45歲之間，這一年齡的特點是經(jīng)過多年的學習，理論基礎(chǔ)完整且扎實，人的智能尚未開始退化，創(chuàng)新源于扎實的理論基礎(chǔ)、年輕是創(chuàng)新的理想時間.

3.6 物理教學應(yīng)重視物理學史的教育功能

俗話說，以史為鑒，有效的物理教學應(yīng)重視物理學史的教育功能.通過物理學史的教育，可使學生加深對物理學知識本質(zhì)的理解和提升解決問題的科學的方法;可培養(yǎng)學生學習物理的興趣;可使學生關(guān)注我們科學技術(shù)發(fā)展的水平，激發(fā)學生的愛國熱情和創(chuàng)新精神、人文精神;可使學生懂得科學家獲得巨大成功背后的艱辛與努力，從中培養(yǎng)學生堅持不懈的精神、增強學生的意志力和耐挫折力;可使學生了解前人探究科學的足跡，使學生真切感悟到自身發(fā)展的正確方向.

總之，100多年來，卡文迪許實驗室為國際物理學界甚至是自然科學界做出了巨大的貢獻，卡文迪許實驗室成員或與之密切相關(guān)者獲得如此多的諾貝爾獎等榮譽，清晰地顯示出這不是偶然，而是必然.

1 張維善.普通高中課程標準實驗教科學書物理(選修3-5)［M］.北京:人民教育出版社，2006.

2 郭奕玲等.物理學史［M］.北京:清華大學出版社，2003.

3 http://www.ynu.edu.cn/nobel/91-00.html.

4 杜正國.話說卡文迪許`實驗室［J］.物理教師，2009(7):53，55.