浅谈19世纪的物理实验室

浅谈19世纪的物理实验室

　　19 世纪初，法国是实验研究的中心，例如：以精密量计著称的法国 工艺学院(CNAM)早在 1793 年就已成立，开始大概是作为博物馆之类的 场所，1829 年建成实验室。但即使在法国，条件也是很差的，科学家仍 然是在相当艰难的情况下从事实验工作。例如：著名实验生理学家贝尔 纳(C.Bernard)工作在潮湿的小地窖中，他甚至管这个地方叫“科学研 究者的坟墓”。盖?吕萨克的实验室也是在地下，他为了预防自己受潮， 整天穿着木底鞋。当时，这些实验室都是私人所有，要购置必要的仪器 设备，没有足够的钱财是不可能的。所以，只有出身于“家产万贯”的 富裕人家的子弟才能进行物理实验。物理学家往往把自己的仪器设备看 得非常宝贵，有的仪器被打磨得铮亮，有的精心油漆，妥善地摆放在玻 璃柜中。杜隆(Dulung)几乎把自己全部财产都化费在购置仪器;菲涅 耳为了做他的实验，付出了大量资财;傅科的许多实验也是在家里做的; 电流磁效应发现不久，学者们聚集在安培的住宅门前，为的是一睹通过 电流后使磁针偏转的细铂丝。直到 1868 年，由于德国明显地有超过法国 的趋势，才使法国政府认识到应该对科学家的工作提供必要的支持。最 有名的一件事是，拿破仑三世亲自下令，给上面提到的贝尔纳专门建立 一间实验室。

　　最早的规模较大的物理实验室要算柏林大学的物理实验室了。它是 由马格努斯(H.G.Magnus，1802—1870)创建的，马格努斯原来也是化 学家，1845 年成为柏林大学物理和技术教授。开始他也是在自己的住宅 里分出几间房屋当作实验室，让最优秀的学生参加研究工作，其中有来 自欧美各国的年轻学者。据一位曾在那里工作过的美国学者里兹

　　(A.R.Leeds)回忆，当他在那里学习时，同时还有三个别的学生在那里 工作，一个研究声学，一个研究偏振光，还有一个检测刚刚发现的化合 物晶体。赫姆霍兹和丁铎尔也出身于这个实验室。由于规模逐渐扩大， 柏林大学给予适当的财政资助，于是这所私人实验室转变成了大学机构 的一部分，1863 年正式成为柏林大学物理实验室，是当时世界上屈指可 数的一所正规物理实验室。

　　柏林大学也因此成为欧洲物理学研究中心之一。马格努斯还创造了 学术讨论会(colloquium)的形式，让学生轮流报告自己新近的科学进 展，也常邀请访问学者做报告，研究生院的体制由此逐渐形成。1871 年， 赫姆霍兹继任物理实验室教授，他是著名的声学和生理学教授，对能量

　　守恒与转化定律的形成有过贡献。在他的引导下，他的学生 H.赫兹做了 著名的电磁波实验。

　　柏林大学物理实验室的成功经验吸引了英国同行的注意，也开始按 德国的模式建立实验室。走在最前面的是著名物理学家 W·汤姆生，即开 尔文勋爵。1846 年，他被任命为格拉斯哥(Glasgow)大学物理学教授。 在他的讲堂附近有一座废弃了的酒窖，他就利用来布置成一个实验室， 后来又增加了一间没人用过的考试室。原先在英国往往只有表演实验， 现在他让学生自己动手做。他邀请学生动手做实验的理由是：“有些观 测工作量太重，没有两三个人一起干往往做不成”。到 1866 年，这所实 验室才正式被大学承认。尽管开尔文当时已有很高的声望，也没有能够 建立象柏林大学物理实验室那样的物理实验室。这也许跟开尔文的个性 有关，因为他最感兴趣的还是工程方面的研究，例如：横渡大西洋的电 缆工程，而对基础研究不够重视。不过他的学生对实验工作还是非常积 极的，因为他常常把有关工程的课题交给学生做，学生们的实验工作大 多是创造性研究。有趣的是，他的学生多半是学过哲学而又进入神学班 的高年级生。开尔文在 1885 年回忆说：

　　“我记得有一位德国教授知道这种做法和人员使用情况后表示非常 惊讶，问道：‘神学家还学物理?’我就回答：‘是的，他们都这样做， 而且他们中的许多人做的是第一流的实验’。

　　英国当时还有几所大学建立了物理实验室，例如伦敦的大学学院和 国王学院都设立了学生用的物理实验室，但未纳入正规的物理课程，也 没有规定学生必须参加研究。待到 19 世纪后期，牛津大学建立了克拉伦 敦(Clarendon)实验室，剑桥大学建立了卡文迪什实验室。这两所实验 室在世界上都很有名，其中尤以卡文迪什实验室的影响最大。

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