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淺談19世紀(jì)的物理實(shí)驗(yàn)室
19 世紀(jì)初，法國(guó)是實(shí)驗(yàn)研究的中心，例如：以精密量計(jì)著稱(chēng)的法國(guó) 工藝學(xué)院(CNAM)早在 1793 年就已成立，開(kāi)始大概是作為博物館之類(lèi)的 場(chǎng)所，1829 年建成實(shí)驗(yàn)室。但即使在法國(guó)，條件也是很差的，科學(xué)家仍 然是在相當(dāng)艱難的情況下從事實(shí)驗(yàn)工作。例如：著名實(shí)驗(yàn)生理學(xué)家貝爾 納(C.Bernard)工作在潮濕的小地窖中，他甚至管這個(gè)地方叫“科學(xué)研 究者的墳?zāi)埂薄Ｉw?呂薩克的實(shí)驗(yàn)室也是在地下，他為了預(yù)防自己受潮， 整天穿著木底鞋。當(dāng)時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)室都是私人所有，要購(gòu)置必要的儀器 設(shè)備，沒(méi)有足夠的錢(qián)財(cái)是不可能的。所以，只有出身于“家產(chǎn)萬(wàn)貫”的 富裕人家的子弟才能進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。物理學(xué)家往往把自己的儀器設(shè)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?cái)[放在玻 璃柜中。杜隆(Dulung)幾乎把自己全部財(cái)產(chǎn)都化費(fèi)在購(gòu)置儀器;菲涅 耳為了做他的實(shí)驗(yàn)，付出了大量資財(cái);傅科的許多實(shí)驗(yàn)也是在家里做的; 電流磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)不久，學(xué)者們聚集在安培的住宅門(mén)前，為的是一睹通過(guò) 電流后使磁針偏轉(zhuǎn)的細(xì)鉑絲。直到 1868 年，由于德國(guó)明顯地有超過(guò)法國(guó) 的趨勢(shì)，才使法國(guó)政府認(rèn)識(shí)到應(yīng)該對(duì)科學(xué)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(zhuān)門(mén)建立 一間實(shí)驗(yàn)室。
最早的規(guī)模較大的物理實(shí)驗(yàn)室要算柏林大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)室了。它是 由馬格努斯(H.G.Magnus，1802—1870)創(chuàng)建的，馬格努斯原來(lái)也是化 學(xué)家，1845 年成為柏林大學(xué)物理和技術(shù)教授。開(kāi)始他也是在自己的住宅 里分出幾間房屋當(dāng)作實(shí)驗(yàn)室，讓最優(yōu)秀的學(xué)生參加研究工作，其中有來(lái) 自歐美各國(guó)的年輕學(xué)者。據(jù)一位曾在那里工作過(guò)的美國(guó)學(xué)者里茲
(A.R.Leeds)回憶，當(dāng)他在那里學(xué)習(xí)時(shí)，同時(shí)還有三個(gè)別的學(xué)生在那里 工作，一個(gè)研究聲學(xué)，一個(gè)研究偏振光，還有一個(gè)檢測(cè)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(gè)實(shí)驗(yàn)室。由于規(guī)模逐漸擴(kuò)大， 柏林大學(xué)給予適當(dāng)?shù)呢?cái)政資助，于是這所私人實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)變成了大學(xué)機(jī)構(gòu) 的一部分，1863 年正式成為柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，是當(dāng)時(shí)世界上屈指可 數(shù)的一所正規(guī)物理實(shí)驗(yàn)室。
柏林大學(xué)也因此成為歐洲物理學(xué)研究中心之一。馬格努斯還創(chuàng)造了 學(xué)術(shù)討論會(huì)(colloquium)的形式，讓學(xué)生輪流報(bào)告自己新近的科學(xué)進(jìn) 展，也常邀請(qǐng)?jiān)L問(wèn)學(xué)者做報(bào)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(shí)驗(yàn)室教授，他是著名的聲學(xué)和生理學(xué)教授，對(duì)能量
守恒與轉(zhuǎn)化定律的形成有過(guò)貢獻(xiàn)。在他的引導(dǎo)下，他的學(xué)生 H.赫茲做了 著名的電磁波實(shí)驗(yàn)。
柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的成功經(jīng)驗(yàn)吸引了英國(guó)同行的注意，也開(kāi)始按 德國(guó)的模式建立實(shí)驗(yàn)室。走在最前面的是著名物理學(xué)家 W·湯姆生，即開(kāi) 爾文勛爵。1846 年，他被任命為格拉斯哥(Glasgow)大學(xué)物理學(xué)教授。 在他的講堂附近有一座廢棄了的酒窖，他就利用來(lái)布置成一個(gè)實(shí)驗(yàn)室， 后來(lái)又增加了一間沒(méi)人用過(guò)的考試室。原先在英國(guó)往往只有表演實(shí)驗(yàn)， 現(xiàn)在他讓學(xué)生自己動(dòng)手做。他邀請(qǐng)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的理由是：“有些觀 測(cè)工作量太重，沒(méi)有兩三個(gè)人一起干往往做不成”。到 1866 年，這所實(shí) 驗(yàn)室才正式被大學(xué)承認(rèn)。盡管開(kāi)爾文當(dāng)時(shí)已有很高的聲望，也沒(méi)有能夠 建立象柏林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室那樣的物理實(shí)驗(yàn)室。這也許跟開(kāi)爾文的個(gè)性 有關(guān)，因?yàn)樗罡信d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(duì)基礎(chǔ)研究不夠重視。不過(guò)他的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)工作還是非常積 極的，因?yàn)樗３０延嘘P(guān)工程的課題交給學(xué)生做，學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)工作大 多是創(chuàng)造性研究。有趣的是，他的學(xué)生多半是學(xué)過(guò)哲學(xué)而又進(jìn)入神學(xué)班 的高年級(jí)生。開(kāi)爾文在 1885 年回憶說(shuō)：
“我記得有一位德國(guó)教授知道這種做法和人員使用情況后表示非常 驚訝，問(wèn)道：‘神學(xué)家還學(xué)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(shí)驗(yàn)’。
英國(guó)當(dāng)時(shí)還有幾所大學(xué)建立了物理實(shí)驗(yàn)室，例如倫敦的大學(xué)學(xué)院和 國(guó)王學(xué)院都設(shè)立了學(xué)生用的物理實(shí)驗(yàn)室，但未納入正規(guī)的物理課程，也 沒(méi)有規(guī)定學(xué)生必須參加研究。待到 19 世紀(jì)后期，牛津大學(xué)建立了克拉倫 敦(Clarendon)實(shí)驗(yàn)室，劍橋大學(xué)建立了卡文迪什實(shí)驗(yàn)室。這兩所實(shí)驗(yàn) 室在世界上都很有名，其中尤以卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的影響最大。
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