編譯 喬琦

19世紀(jì)與20世紀(jì)之交，歐內(nèi)斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）是快速發(fā)展的放射性物理學(xué)領(lǐng)域冉冉升起的明星。19世紀(jì)90年代，在傳奇的劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了α輻射和β輻射，并且和科學(xué)界傳奇人物J. J. 湯姆孫（J. J. Thomson）共同發(fā)表了論文，獲得了善于設(shè)計(jì)各種簡(jiǎn)易但巧妙實(shí)驗(yàn)的名聲。1898年，27歲的盧瑟福離開(kāi)了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，在加拿大蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)擔(dān)任教授。在那里，盧瑟福依舊活躍，發(fā)表了一篇又一篇探索各類(lèi)放射性現(xiàn)象的論文。

不過(guò)，盧瑟福在1901年3月寫(xiě)給導(dǎo)師湯姆孫的一封信表明，他當(dāng)時(shí)對(duì)自己職業(yè)生涯的狀況很是不滿(mǎn)，尤其不滿(mǎn)自己當(dāng)時(shí)工作的地點(diǎn)。20世紀(jì)初，世界上最重要的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室集中在歐洲。相較之下，北美的物理學(xué)研究機(jī)構(gòu)，往好里說(shuō)，是雜亂的暴發(fā)戶(hù)；往壞里說(shuō)，則是毫無(wú)希望的死水。遠(yuǎn)離物理學(xué)研究中心的現(xiàn)實(shí)令盧瑟福感到孤立和挫敗。他在信中對(duì)湯姆孫說(shuō)：“相比在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作的多年時(shí)光，我覺(jué)得自己現(xiàn)在有些脫離主流科學(xué)界，并且失去了很多與對(duì)物理學(xué)感興趣的人交流的機(jī)會(huì)。我認(rèn)為，這種孤立感正是外派物理學(xué)家前往英國(guó)殖民地任教的一大缺陷。”盧瑟福還在信中懇請(qǐng)湯姆孫，如果英國(guó)本土出現(xiàn)了空缺的教授職位，一定要告訴他。然而，湯姆孫當(dāng)時(shí)也沒(méi)有可以推薦給盧瑟福的任何職位，后者似乎完全沒(méi)有希望回到英國(guó)本土。20世紀(jì)初，放射性研究的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，這更是令遠(yuǎn)離重要物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的盧瑟福憂(yōu)心忡忡。毫無(wú)疑問(wèn)，他在研究的問(wèn)題，歐洲的很多同行也在研究。盧瑟福擔(dān)心，自己的工作會(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)離歐洲物理學(xué)界而遭到忽視，甚至無(wú)視。為此，盧瑟福改變了他的論文發(fā)表策略。他開(kāi)始尋找各種能夠確保自己的發(fā)現(xiàn)快于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手并且被歐洲同行看到的方法。盧瑟福的這番努力不僅確保了他本人未來(lái)在物理學(xué)的地位，更是推動(dòng)了20世紀(jì)最有影響力的科學(xué)期刊之一《自然》（Nature）的崛起。

歐內(nèi)斯特·盧瑟福肖像

求學(xué)時(shí)代的盧瑟福

1871年8月30日，盧瑟福出生于新西蘭南島，是家里的第四個(gè)孩子，父親詹姆斯（James）是出生于蘇格蘭的車(chē)輪修造工，母親瑪莎（Martha）是出生于英格蘭的學(xué)校教師。盧瑟福一家住在相對(duì)偏遠(yuǎn)的地方，但父母仍努力保證孩子們能夠接受良好的教育。盧瑟福很快就憑借自己的數(shù)學(xué)和物理學(xué)天賦，在學(xué)生中脫穎而出。1894年，在獲得新西蘭坎特伯雷學(xué)院（現(xiàn)坎特伯雷大學(xué)）學(xué)士學(xué)位后，盧瑟福申請(qǐng)并贏得了英國(guó)皇室的1851年博覽會(huì)獎(jiǎng)學(xué)金。這項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金旨在支持博士和博士后工作，是英國(guó)最出名的幾大獎(jiǎng)學(xué)金之一。1851年博覽會(huì)獎(jiǎng)學(xué)金本來(lái)僅限于英國(guó)本土學(xué)生申請(qǐng)，1894年第一次向出生于英國(guó)殖民地的學(xué)生開(kāi)放，而盧瑟福正好在這一年畢業(yè)。拿到獎(jiǎng)學(xué)金后，盧瑟福選擇在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)物理學(xué)研究，師從以陰極射線方面的工作而名噪一時(shí)的J. J. 湯姆孫。

劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室

湯姆孫對(duì)盧瑟福很是關(guān)心。早在盧瑟福來(lái)英國(guó)之前，湯姆孫就開(kāi)始和自己的夫人羅斯（Rose）一起為這名學(xué)生尋找住處。盧瑟福一到劍橋，湯姆孫就熱心地把這個(gè)新西蘭年輕人介紹給了實(shí)驗(yàn)室的老員工和新同事。湯姆孫對(duì)盧瑟福的科研工作很感興趣，給予了后者很大支持，對(duì)后者的實(shí)驗(yàn)也提出了諸多建議。盧瑟福在給家里的一封信中寫(xiě)道：“對(duì)導(dǎo)師湯姆孫，我給出了自己能想到的最高敬意?！?/p>

雖然得到了湯姆孫的支持，但當(dāng)時(shí)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室并非都是對(duì)盧瑟福友好的聲音。實(shí)驗(yàn)室里的英國(guó)人認(rèn)為盧瑟福是局外人和入侵者。盧瑟福在給家里的信中抱怨說(shuō)，部分同事排擠和嘲笑他，他們甚至?xí)室庾钃媳R瑟福用實(shí)驗(yàn)室的儀器。此外，由于和身處新西蘭的未婚妻瑪麗·牛頓（Mary Newton）分居兩地，這也令盧瑟福頭疼。

不過(guò)，盧瑟福很快就在無(wú)線電波的傳播和探測(cè)方面取得了重大科學(xué)成就。他在回新西蘭期間發(fā)明了新型無(wú)線電波探測(cè)器，并且?guī)チ藙颉?個(gè)月后，他就寫(xiě)好了一篇以此為主題的論文，準(zhǔn)備在倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)議上發(fā)表。與此同時(shí)，這位年輕門(mén)徒的才干愈發(fā)令湯姆孫感到驚艷，后者更是將盧瑟福的工作介紹給了在物理學(xué)界的所有同事。雖然盧瑟福在抵達(dá)劍橋之初備受年輕同行的冷遇，但他的才能和湯姆孫的指導(dǎo)迅速為他在英國(guó)物理學(xué)界贏得了一席之地。

倫琴射線和放射性

盧瑟福在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室工作期間，正好趕上了物理學(xué)世界的一段重要發(fā)現(xiàn)。1895年，物理學(xué)家威廉·倫琴（Wilhelm Conrad R?ntgen）在用真空放電管做實(shí)驗(yàn)時(shí)注意到了一種有趣的現(xiàn)象：當(dāng)他把手放在放電管和涂有氰亞鉑酸鋇的屏幕之間時(shí)，屏幕上出現(xiàn)了他手部骨骼的昏暗圖像。人們很快就意識(shí)到倫琴發(fā)現(xiàn)了一種全新的波，并將其命名為“倫琴射線”。這一發(fā)現(xiàn)迅速引起了科學(xué)界和公眾的轟動(dòng)。不過(guò)，倫琴本人更希望稱(chēng)這種波為“X射線”。最終，大多數(shù)英語(yǔ)世界的科學(xué)家都接納了他的這個(gè)意見(jiàn)。

倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，許多科學(xué)家都開(kāi)始研究這種全新的波。巴黎綜合理工學(xué)院教授亨利·貝克勒爾（Henri Becquerel）就是其中之一。他感興趣的是，天然磷光礦物是否也會(huì)發(fā)出X射線或者其他未知射線。1896年3月，他向法國(guó)科學(xué)院報(bào)告了一項(xiàng)不同尋常的發(fā)現(xiàn)：一天晚上，他把硫酸鈾酰鉀和包裝好的照相底片一起放在抽屜里；第二天一早，照相底片上卻出現(xiàn)了硫酸鈾酰鉀這種鹽的剪影。后續(xù)實(shí)驗(yàn)表明，即便這些鹽沒(méi)有暴露在陽(yáng)光之下，也會(huì)令照相底片感光——這就意味著，貝克勒爾所說(shuō)的“鈾射線”的產(chǎn)生和鹽的磷光現(xiàn)象沒(méi)有關(guān)系。

這一系列新發(fā)現(xiàn)激發(fā)了盧瑟福的科學(xué)想象。他和湯姆孫合作完成了一篇頗有影響力的論文“論電在暴露于倫琴射線下的氣體中的通路”。這篇論文1896年發(fā)表于英國(guó)月刊《哲學(xué)雜志》（Philosophical Magazine）。不過(guò)，最令盧瑟福感興趣的還是貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)，他很快就把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了鈾鹽的神秘放射物。

雖然貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有立刻激起像人們對(duì)倫琴射線那樣的巨大關(guān)注，但盧瑟福并不是唯一一個(gè)對(duì)這個(gè)課題感興趣的科學(xué)家。當(dāng)時(shí)正在丈夫皮埃爾·居里（Pierre Curie）巴黎高等物理化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室工作的瑪麗·居里（Marie Curie）也研究起了貝克勒爾的鈾射線。她很快就發(fā)現(xiàn)，有幾種物質(zhì)——其中最出名的當(dāng)屬瀝青鈾礦——也會(huì)釋放鈾射線。居里夫人改用“放射性”一詞描述自己正在研究的這種現(xiàn)象。1898年，居里夫婦和化學(xué)家古斯塔夫·貝蒙（Gustave Bémont）宣布發(fā)現(xiàn)了兩種新元素：釙（polonium，為紀(jì)念瑪麗·居里的祖國(guó)波蘭而取的名字）和鐳。這兩種元素的放射性都要比鈾強(qiáng)千百倍。

盧瑟福的“殖民地任命”

居里夫婦的實(shí)驗(yàn)室里涌現(xiàn)了一項(xiàng)又一項(xiàng)令人激動(dòng)的發(fā)現(xiàn)，而盧瑟福也很快有了自己的成果。1898年，他證明有兩種不同類(lèi)型的鈾射線，并命名為“α射線”和“β射線”。α射線帶正電，并且很容易被大多數(shù)物質(zhì)吸收；β射線帶負(fù)電，并且可以幾乎完全不受阻礙地穿過(guò)金屬。盧瑟福的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)潔而精妙：他找來(lái)了一塊鈾，然后不斷在上面覆蓋薄鋁片；鈾上的薄鋁片每增加一層，他就測(cè)定一次鈾電離氣體的能力。結(jié)果證明，帶正電的α射線無(wú)法穿過(guò)3層薄鋁片，但β射線卻能電離12層薄鋁片之外的氣體。

1905年，盧瑟福在麥吉爾大學(xué)麥克唐納物理學(xué)實(shí)驗(yàn)樓

同年，麥吉爾大學(xué)聘任盧瑟福為教授。這份來(lái)自英國(guó)殖民地的任命多少有些令人意外。雖然盧瑟福有湯姆孫的大力推薦，但他很清楚，這個(gè)職位競(jìng)爭(zhēng)激烈，自己并沒(méi)有多少勝算。當(dāng)時(shí)，麥吉爾大學(xué)擁有全球設(shè)備最優(yōu)良的研究實(shí)驗(yàn)室之一：麥克唐納物理學(xué)實(shí)驗(yàn)樓。1893年，實(shí)驗(yàn)樓投入使用時(shí)，就因其優(yōu)雅的建筑風(fēng)格、令人艷羨的圖書(shū)館、造價(jià)不菲的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和15萬(wàn)加元的高昂維修費(fèi)用引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。盧瑟福在1898年4月22日給瑪麗·牛頓的信中寫(xiě)道：“麥吉爾大學(xué)的教授職位很可能會(huì)引起全英國(guó)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，我實(shí)在沒(méi)有把握最后贏得這個(gè)職位?！?/p>

不過(guò)，麥吉爾大學(xué)最后選擇了盧瑟福。于是，這個(gè)年輕人生平第二次收拾行囊，奔赴一片此前從未踏足的大陸。在兩名杰出合作者的幫助下，盧瑟福抵達(dá)加拿大后很快就重啟了放射性領(lǐng)域的研究。其中一位是盧瑟福的第一位研究生哈里特·布魯克斯（Harriet Brooks)；另一位則是化學(xué)家弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy），他在1900年從牛津大學(xué)轉(zhuǎn)來(lái)麥吉爾大學(xué)，加入盧瑟福的團(tuán)隊(duì)。盧瑟福開(kāi)始和布魯克斯一道研究起放射性元素釋放的粒子和射線。

1903年，盧瑟福和索迪以這些工作為基礎(chǔ)，發(fā)表了一篇論文，證明了放射性是原子“嬗變”的結(jié)果。這篇論文發(fā)表后，像開(kāi)爾文勛爵（Lord Kelvin）這樣的保守派物理學(xué)家批評(píng)了其中“放射性可以將某種元素轉(zhuǎn)變成另一種”的觀點(diǎn)，認(rèn)為這無(wú)異于煉金術(shù)。不過(guò)，盧瑟福和索迪還是成功說(shuō)服了頑固派之外的所有人。他們用充分的證據(jù)證明，放射性元素在釋放出α射線、β射線和γ射線后，確實(shí)會(huì)改變化學(xué)性質(zhì)。他們利用麥克唐納實(shí)驗(yàn)樓的氣液脹管機(jī)——當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只有寥寥幾家實(shí)驗(yàn)室擁有——將鐳和釷的放射產(chǎn)物冷卻成液體，并且證明，這些液態(tài)放射產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)與鐳和釷不同。盧瑟福和索迪分別在1908年和1921年憑借這項(xiàng)工作獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。盧瑟福在麥吉爾大學(xué)工作的最大劣勢(shì)是地理位置。雖然他找到了像索迪和布魯克斯這樣的高產(chǎn)合作者，但這位年輕的物理學(xué)家還是覺(jué)得自己離物理世界的中心太遠(yuǎn)。雖然這里有無(wú)數(shù)全球頂尖的昂貴設(shè)備，但仍不足以取代盧瑟福在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室體驗(yàn)過(guò)的那種群英薈萃的感覺(jué)——更何況，沒(méi)過(guò)多久，布魯克斯和索迪離開(kāi)了蒙特利爾，轉(zhuǎn)去了英國(guó)。1901年，盧瑟福給門(mén)徒布魯克斯在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室謀了一個(gè)職位，這也反映了他的真實(shí)想法：物理學(xué)家要想有所建樹(shù)，就必須在英國(guó)（或者歐洲）工作。布魯克斯在1903年回到了蒙特利爾，但那個(gè)時(shí)候，索迪已經(jīng)去了倫敦大學(xué)學(xué)院。

缺少頂尖人才并不是盧瑟福這份“殖民地任命”的唯一劣勢(shì)——他還擔(dān)心被居里夫婦擊敗。盧瑟福并不甘心成為又一個(gè)跟在這對(duì)巴黎夫婦身后做放射性研究的物理學(xué)家，他要引領(lǐng)這個(gè)領(lǐng)域的研究。盧瑟福在當(dāng)時(shí)給母親的一封信中，清楚地表明了他的競(jìng)爭(zhēng)欲望以及盡快發(fā)表研究工作成果的渴望：“這條研究路上總是有很多人在相互競(jìng)爭(zhēng)，所以我必須不斷前進(jìn)，必須盡快發(fā)表我目前的研究。只有這樣，才能保持競(jìng)爭(zhēng)力。目前，這條賽道上的領(lǐng)先者是巴黎的貝克勒爾和居里夫婦。在過(guò)去的幾年里，他們?cè)诜派湫晕镔|(zhì)這個(gè)課題上做了很多重要的工作。”

然而，要想在科研競(jìng)賽中超越像貝克勒爾和居里夫婦這樣的“領(lǐng)先者”絕非易事。更糟糕的是，盧瑟福發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)落后不少。舉個(gè)例子，1899年11月，盧瑟福正準(zhǔn)備向《哲學(xué)雜志》投稿一篇論文，主題是概述放射性釷如何誘發(fā)其他物質(zhì)的放射性，也即他所謂的“受激放射性”現(xiàn)象。然而，居里夫婦當(dāng)時(shí)也在研究這種現(xiàn)象，并且率先發(fā)表了相關(guān)工作。等到盧瑟福的論文發(fā)表于1900年2月的《哲學(xué)期刊》上時(shí)，結(jié)尾處只好帶上了承認(rèn)巴黎人率先完成了相關(guān)研究的苦澀說(shuō)明：“我們?cè)诒菊撐牡某霭孢^(guò)程中收到了11月6日的《法國(guó)科學(xué)院通報(bào)》（Comptes Rendus），其中包含了一篇居里夫婦的論文和貝克勒爾的注釋?zhuān)黝}是鐳和釙激發(fā)的其他物質(zhì)的放射現(xiàn)象?！?/p>

1896年某期《自然》期刊的扉頁(yè)，彼時(shí)正是放射性研究方興未艾之際

研究成果被搶先發(fā)表，對(duì)盧瑟福的職業(yè)規(guī)劃和個(gè)人自尊都是一次沉重打擊。他把很大一部分責(zé)任都?xì)w咎于自己任職的地域。由于加拿大離大部分主流物理學(xué)期刊的主辦地都很遠(yuǎn)，盧瑟福的論文常常要花一個(gè)多月才能抵達(dá)大西洋彼岸的期刊編輯辦公室。同樣，期刊編輯的審稿意見(jiàn)也常常要花一個(gè)多月才能送抵盧瑟福手中。這一來(lái)一回的延遲造成了重大影響。舉個(gè)例子，盧瑟福和布魯克斯在1899—1900年間完成的早期研究成果，直到1902年才正式發(fā)表。相比之下，像貝克勒爾和居里夫婦這些“領(lǐng)先者”，他們的論文初稿只需要幾天就能送到頂級(jí)期刊《法國(guó)科學(xué)院通報(bào)》的編輯辦公室，這顯然要大大領(lǐng)先于盧瑟福。于是，盧瑟福開(kāi)始尋找能夠盡快發(fā)表研究成果的途徑，并且迅速注意到了英國(guó)受眾最廣的科學(xué)期刊之一：《自然》（Nature）周刊。

盧瑟福和《自然》

1900年，《自然》期刊剛剛走過(guò)了30多個(gè)年頭，負(fù)責(zé)編輯事宜的仍舊是期刊創(chuàng)辦者、天文學(xué)家諾曼·洛克耶爾（Norman Lockyer）。這份期刊在創(chuàng)刊之初的幾十年里，主要是以科學(xué)爭(zhēng)論而聞名?！蹲匀弧芬灾転閱挝坏某霭嬷芷凇约?9世紀(jì)英國(guó)皇家郵政的信件處理速度——讓這本期刊“給編輯的信”專(zhuān)欄成為科學(xué)家唇槍舌劍的理想平臺(tái)。對(duì)當(dāng)期《自然》討論話題感興趣的讀者可以在讀完文章后立刻寫(xiě)一封信并寄到位于倫敦的編輯辦公室，然后等待下一期的回應(yīng)。19世紀(jì)末，這個(gè)專(zhuān)欄討論（或者說(shuō)爭(zhēng)論）的主題包括像地球年齡、最新的進(jìn)化理論這樣的重大科學(xué)議題。

隨著科學(xué)界對(duì)X射線的興趣與日俱增，《自然》又為這個(gè)專(zhuān)欄開(kāi)發(fā)了新用途：宣布令人激動(dòng)的最新研究成果。當(dāng)時(shí)，像《自然》及其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手《電學(xué)消息》（The Electrician News）、《化學(xué)消息》（Chemical News）這樣的專(zhuān)業(yè)科學(xué)周刊憑借其出版速度積攢了一大批對(duì)倫琴射線感興趣的讀者。它們?yōu)檠芯咳藛T提供了平臺(tái)，通過(guò)這些平臺(tái)，研究人員對(duì)X射線的各種初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論可以在提交后的一周內(nèi)就被讀者看到，從而最大程度地避免被其他研究者搶先一步。很快，《自然》的各大版面充斥著那些做了新X射線研究并急于報(bào)告發(fā)現(xiàn)的物理學(xué)家的來(lái)信，其中最出名的是，《自然》發(fā)表了第一份倫琴論文的英譯版以及全英國(guó)拍攝的第一張X射線照片。

在1899年被居里夫婦搶先發(fā)表研究成果之前，盧瑟福從沒(méi)有向《自然》投過(guò)稿，這或許是因?yàn)樗?xí)慣在皇家學(xué)會(huì)期刊這樣的著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表內(nèi)容更為詳盡的論文。不過(guò)，盧瑟福很快改變了這個(gè)習(xí)慣。1901—1908年間，盧瑟福向《自然》提交了至少12封簡(jiǎn)短的投稿信，研究主題包括放射性現(xiàn)象的熱效應(yīng)、鐳釋放的氦數(shù)量、放射性強(qiáng)度與放射性物質(zhì)濃度之間的關(guān)系、鐳釋放的α射線的電荷。他也仍舊會(huì)向《哲學(xué)雜志》和《倫敦皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》（Proceedings of the Royal Society of London）提交長(zhǎng)論文，但只會(huì)把這部分投稿留給自己最重要、最優(yōu)秀的工作。同時(shí)，盧瑟福會(huì)把那些他認(rèn)為日后還有深入研究空間的初步研究結(jié)果提交給《自然》，以避免他在受激放射性研究一事上遭遇的挫折再次出現(xiàn)。

有意思的是，雖然盧瑟福當(dāng)時(shí)急于尋找各種快速發(fā)表研究成果的渠道，卻沒(méi)有向《自然》之外的其他科學(xué)周刊投稿。1902年，他和索迪合作撰寫(xiě)了一篇以釷放射物為主題的長(zhǎng)論文，并向《化學(xué)消息》投稿了論文的前面幾個(gè)部分。不過(guò)，在索迪離開(kāi)麥吉爾大學(xué)之后，盧瑟福便沒(méi)有向該期刊投稿論文的剩余部分。另外，他也沒(méi)有向《電學(xué)消息》投稿的習(xí)慣。這番取舍的根源可能是盧瑟福對(duì)自己物理學(xué)家身份的強(qiáng)烈認(rèn)同?！痘瘜W(xué)消息》主要是面向英國(guó)化學(xué)家的，而《電學(xué)消息》的受眾主要是工程師和應(yīng)用科學(xué)家。很多人都知道，盧瑟福獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)（而非物理學(xué)獎(jiǎng)）時(shí)，他其實(shí)內(nèi)心有些芥蒂。

在盧瑟福的出版策略中，北美地區(qū)的期刊沒(méi)有多大戲份。其實(shí)，美國(guó)也有一份科學(xué)周刊《科學(xué)》（Science)，并且這份期刊也有類(lèi)似《自然》“給編輯的信”專(zhuān)欄這樣的內(nèi)容。此外，《科學(xué)》期刊位于紐約的編輯辦公室也顯然要比位于倫敦的《自然》期刊編輯辦公室離蒙特利爾更近，但盧瑟福確實(shí)沒(méi)有考慮《科學(xué)》。他也完全沒(méi)有在加拿大期刊上發(fā)表論文的想法，更是從沒(méi)想過(guò)在居里夫婦的大本營(yíng)法國(guó)期刊上直接挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

盧瑟福以英國(guó)期刊為重的論文發(fā)表策略表明，除了追求發(fā)表速度，他還希望有一群固定的受眾（比如英國(guó)科學(xué)家）。盧瑟福的母語(yǔ)是英語(yǔ)，在英國(guó)期刊上發(fā)表論文顯然能體現(xiàn)他的語(yǔ)言?xún)?yōu)勢(shì)，并且能夠增加那些正在尋找新同事的英國(guó)物理學(xué)家注意到他的工作的可能。特別需要指出的是，盧瑟福當(dāng)時(shí)拒絕了新西蘭維多利亞大學(xué)學(xué)院、西澳大學(xué)和紐約哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)教授職位，這表明，他的夢(mèng)想不只是離開(kāi)麥吉爾大學(xué)，更是想要回到英國(guó)。

盧瑟福的投稿選擇不僅重塑了自己的職業(yè)軌跡，更是改變了《自然》期刊的未來(lái)?？焖侔l(fā)表研究成果以避免被他人捷足先登在科學(xué)界并不是什么新鮮事。舉個(gè)例子，《法國(guó)科學(xué)院通報(bào)》就是法國(guó)科學(xué)家快速發(fā)表研究成果的大本營(yíng)。然而，在X射線和放射性研究大放光芒之前，《自然》原本并不是科學(xué)家的主流選擇。此外，即便是在放射性研究領(lǐng)域，《自然》也只是邊緣刊物。例如，居里夫婦就幾乎沒(méi)在上面發(fā)表過(guò)文章；但由于有了盧瑟福的頻繁發(fā)文，《自然》逐漸成為這一領(lǐng)域?qū)W者的必讀出版物。

盧瑟福的投稿還大大提升了《自然》的國(guó)際影響力。19世紀(jì)，這份刊物的主要受眾局限在英國(guó)科學(xué)界，在歐洲科研中心工作的學(xué)者幾乎都不訂閱，反倒是在美國(guó)還有小部分讀者。當(dāng)時(shí)，向《自然》投稿的主要也是英國(guó)人。然而，到了1910年，全世界的物理學(xué)家都在閱讀《自然》，都會(huì)把他們的研究成果投寄給這份刊物。例如，在盧瑟福和美國(guó)物理學(xué)家伯特倫·博爾特伍德（Bertram Borden Boltwood）的通信中，兩人都頻繁提到，《自然》是他們發(fā)表論文的主要陣地，也是獲取他人研究信息的主要來(lái)源。

博爾特伍德可能是當(dāng)時(shí)美國(guó)放射性研究領(lǐng)域內(nèi)最重要的物理學(xué)家（這點(diǎn)頗有爭(zhēng)議）。和盧瑟福一樣，他也飽受著遠(yuǎn)離主流科研中心（如巴黎、劍橋）之苦。事實(shí)證明，對(duì)他來(lái)說(shuō)，《自然》是非常寶貴的資料來(lái)源，也是他發(fā)表成果的重要刊物。博爾特伍德有個(gè)習(xí)慣，他會(huì)把初步研究成果同時(shí)寄給美國(guó)期刊和《自然》。就像他在1906年給盧瑟福的信中提到的那樣：“我給《自然》的編輯寄去了一份簡(jiǎn)要通信，也給12月的《美國(guó)科學(xué)雜志》（American Journal of Science）寄去了一份摘要?！北R瑟福也在諸多信件中提到自己會(huì)把初期研究成果寄給《自然》。例如，他在1906年10月寫(xiě)道：“我最近做了一些實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫下，放射物會(huì)被椰子炭完全吸收……大約一周后，你就會(huì)在《自然》上看到一篇相同主題的文章。”

國(guó)際上，其他研究放射性的科學(xué)家也紛紛追隨盧瑟福和博爾特伍德的腳步，投稿給《自然》。其中最有名的當(dāng)屬后來(lái)憑借發(fā)現(xiàn)鈾裂變而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的奧托·哈恩（Otto Hahn）。1905—1906年間，哈恩和盧瑟福同在麥吉爾大學(xué)工作。同盧瑟福及其他以英語(yǔ)為母語(yǔ)的同行一樣，哈恩很快就采取了向《自然》投稿初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果的策略。

盧瑟福夢(mèng)想成真

盧瑟福的論文發(fā)表策略收到了成效。1906年12月，他寫(xiě)信告訴母親，自己得到了英國(guó)的一份教職邀約：“曼徹斯特大學(xué)邀請(qǐng)我擔(dān)任物理學(xué)系主任。我覺(jué)得應(yīng)該接受這份邀約。重新回到英國(guó)應(yīng)該是一項(xiàng)明智的決定，并且有很多理由支持我這么做。我可以拿到更高的薪水，成為實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，此外，還有對(duì)我來(lái)說(shuō)更重要的，英國(guó)離物理學(xué)科研中心要比加拿大近得多?！?/p>

1934年卡文迪許實(shí)驗(yàn)室成員合影，其中包括詹姆斯·查德威克（前排左起第三位）、J. J. 湯姆孫（前排左起第六位）和歐內(nèi)斯特·盧瑟福（前排左起第七位）

盧瑟福轉(zhuǎn)去曼徹斯特大學(xué)后，很快便重啟了α粒子方面的研究。他希望能找到查明α粒子究竟是由氫原子構(gòu)成還是由氦原子構(gòu)成的方法。1908年，他成功捕捉了足夠多的α粒子，并且運(yùn)用光譜手段加以分析，結(jié)果表明，正如盧瑟福很久之前猜測(cè)的那樣，α粒子確實(shí)是由氦原子構(gòu)成的。1908—1909年間，盧瑟福同訪問(wèn)學(xué)者漢斯·蓋格（Hans Geiger）以及研究生歐內(nèi)斯特·馬斯登（Ernest Marsden）合作，用α粒子流轟擊金屬箔。實(shí)驗(yàn)結(jié)果令他們很是意外，有一小部分α粒子在接觸金屬箔后竟然反彈回來(lái)，而非像他們預(yù)測(cè)的一樣直接穿過(guò)。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了原子理論革命。在此之前，主流原子理論是湯姆孫的“葡萄干布丁模型”。這個(gè)模型認(rèn)為，正負(fù)電荷均勻分布在原子內(nèi)，就像布丁上灑著的葡萄干一樣。在盧瑟福等人的發(fā)現(xiàn)之后，大家信奉的原子理論變成了“核模型”，也即認(rèn)為正電荷集中在原子中心的致密區(qū)域。

在曼徹斯特大學(xué)期間，盧瑟福仍舊扮演著青年物理學(xué)家的導(dǎo)師角色。他試圖說(shuō)服布魯克斯來(lái)英國(guó)同自己一起工作，但后者在1907年結(jié)婚之后便決定留在蒙特利爾。盧瑟福在曼徹斯特大學(xué)的高徒中涌現(xiàn)了一大批著名物理學(xué)家，其中包括發(fā)現(xiàn)每種元素都有專(zhuān)屬原子序數(shù)的亨利·莫斯利（Henry Moseley)、發(fā)現(xiàn)了中子的詹姆斯·查德威克（James Chadwick)，以及給原子理論帶來(lái)又一場(chǎng)革命且日后成為量子物理學(xué)領(lǐng)域舉足輕重人物的尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）。

1919年，第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，盧瑟福收到了一份令他更加難以拒絕的邀約：回到卡文迪許實(shí)驗(yàn)室并擔(dān)任負(fù)責(zé)人。于是，盧瑟福帶著得意門(mén)生查德威克回到了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，兩人在20世紀(jì)20年代研究了放射性衰變現(xiàn)象。雖然盧瑟福對(duì)放射性現(xiàn)象以及原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)深刻，但他錯(cuò)誤地認(rèn)為分割原子的想法無(wú)異于白日夢(mèng)。很遺憾，他沒(méi)有活到見(jiàn)證哈恩、弗里茨·施特拉斯曼（Fritz Stra?mann）和利澤·邁特納（Lise Meitner）證明他錯(cuò)了的那天——1937年，盧瑟福在接受疝氣并發(fā)癥手術(shù)后意外死亡。

盧瑟福給世人留下了豐厚遺產(chǎn)。他在放射性領(lǐng)域和原子結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的工作讓物理學(xué)家認(rèn)識(shí)世界的方式發(fā)生了根本性變化。他還親身指導(dǎo)了部分20世紀(jì)最有影響力的物理學(xué)家。此外，盧瑟福還開(kāi)辟了科學(xué)出版界的新格局。不同國(guó)家、不同學(xué)科、不同研究領(lǐng)域的科學(xué)家都采取了他的出版策略：在給《自然》期刊編輯的信中宣布自己最令人激動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。如果沒(méi)有盧瑟福以及他回到英國(guó)工作的夢(mèng)想，《自然》這份英國(guó)科學(xué)周刊或許永遠(yuǎn)不可能成為聞名全球、備受追捧的科學(xué)出版物。

資料來(lái)源 Physics Today