淺談19世紀的物理實驗室

　　19 世紀初，法國是實驗研究的中心，例如：以精密量計著稱的法國 工藝學院(CNAM)早在 1793 年就已成立，開始大概是作為博物館之類的 場所，1829 年建成實驗室。但即使在法國，條件也是很差的，科學家仍 然是在相當艱難的情況下從事實驗工作。例如：著名實驗生理學家貝爾 納(C.Bernard)工作在潮濕的小地窖中，他甚至管這個地方叫“科學研 究者的墳墓”。蓋?呂薩克的實驗室也是在地下，他為了預防自己受潮， 整天穿著木底鞋。當時，這些實驗室都是私人所有，要購置必要的儀器 設備，沒有足夠的錢財是不可能的。所以，只有出身于“家產萬貫”的 富裕人家的子弟才能進行物理實驗。物理學家往往把自己的儀器設備看 得非常寶貴，有的儀器被打磨得錚亮，有的精心油漆，妥善地擺放在玻 璃柜中。杜隆(Dulung)幾乎把自己全部財產都化費在購置儀器;菲涅 耳為了做他的實驗，付出了大量資財;傅科的許多實驗也是在家里做的; 電流磁效應發(fā)現(xiàn)不久，學者們聚集在安培的住宅門前，為的是一睹通過 電流后使磁針偏轉的細鉑絲。直到 1868 年，由于德國明顯地有超過法國 的趨勢，才使法國政府認識到應該對科學家的工作提供必要的支持。最 有名的一件事是，拿破侖三世親自下令，給上面提到的貝爾納專門建立 一間實驗室。

　　最早的規(guī)模較大的物理實驗室要算柏林大學的物理實驗室了。它是 由馬格努斯(H.G.Magnus，1802—1870)創(chuàng)建的，馬格努斯原來也是化 學家，1845 年成為柏林大學物理和技術教授。開始他也是在自己的住宅 里分出幾間房屋當作實驗室，讓最優(yōu)秀的學生參加研究工作，其中有來 自歐美各國的年輕學者。據(jù)一位曾在那里工作過的美國學者里茲

　　(A.R.Leeds)回憶，當他在那里學習時，同時還有三個別的學生在那里 工作，一個研究聲學，一個研究偏振光，還有一個檢測剛剛發(fā)現(xiàn)的化合 物晶體。赫姆霍茲和丁鐸爾也出身于這個實驗室。由于規(guī)模逐漸擴大， 柏林大學給予適當?shù)呢斦�資助，于是這所私人實驗室轉變成了大學機構 的一部分，1863 年正式成為柏林大學物理實驗室，是當時世界上屈指可 數(shù)的一所正規(guī)物理實驗室。

　　柏林大學也因此成為歐洲物理學研究中心之一。馬格努斯還創(chuàng)造了 學術討論會(colloquium)的形式，讓學生輪流報告自己新近的科學進 展，也常邀請訪問學者做報告，研究生院的體制由此逐漸形成。1871 年， 赫姆霍茲繼任物理實驗室教授，他是著名的聲學和生理學教授，對能量

　　守恒與轉化定律的形成有過貢獻。在他的引導下，他的學生 H.赫茲做了 著名的電磁波實驗。

　　柏林大學物理實驗室的成功經驗吸引了英國同行的注意，也開始按 德國的模式建立實驗室。走在最前面的是著名物理學家 W·湯姆生，即開 爾文勛爵。1846 年，他被任命為格拉斯哥(Glasgow)大學物理學教授。 在他的講堂附近有一座廢棄了的酒窖，他就利用來布置成一個實驗室， 后來又增加了一間沒人用過的考試室。原先在英國往往只有表演實驗， 現(xiàn)在他讓學生自己動手做。他邀請學生動手做實驗的理由是：“有些觀 測工作量太重，沒有兩三個人一起干往往做不成”。到 1866 年，這所實 驗室才正式被大學承認。盡管開爾文當時已有很高的聲望，也沒有能夠 建立象柏林大學物理實驗室那樣的物理實驗室。這也許跟開爾文的個性 有關，因為他最感興趣的還是工程方面的研究，例如：橫渡大西洋的電 纜工程，而對基礎研究不夠重視。不過他的學生對實驗工作還是非常積 極的，因為他常常把有關工程的課題交給學生做，學生們的實驗工作大 多是創(chuàng)造性研究。有趣的是，他的學生多半是學過哲學而又進入神學班 的高年級生。開爾文在 1885 年回憶說：

　　“我記得有一位德國教授知道這種做法和人員使用情況后表示非常 驚訝，問道：‘神學家還學物理?’我就回答：‘是的，他們都這樣做， 而且他們中的許多人做的是第一流的實驗’。

　　英國當時還有幾所大學建立了物理實驗室，例如倫敦的大學學院和 國王學院都設立了學生用的物理實驗室，但未納入正規(guī)的物理課程，也 沒有規(guī)定學生必須參加研究。待到 19 世紀后期，牛津大學建立了克拉倫 敦(Clarendon)實驗室，劍橋大學建立了卡文迪什實驗室。這兩所實驗 室在世界上都很有名，其中尤以卡文迪什實驗室的影響最大。

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