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第52章 麦克斯韦:一棵树与一片林

麦克斯韦在卡文迪许实验室创造了教学和科研结合的原则,让青年投入前沿的研究课题,以此培养出优秀的青年科学家。这是卡文迪许实验室既出成果又出人才的重要原因之一。

不久前,我到一个原始森林里旅游,看到森林保护组织写出的一幅大标语:栽下一棵树,还您一片森林!不知怎么,我就想起一棵大树——著名科学家麦克斯韦,想起麦克斯韦与卡文迪许实验室的故事。

在一个多世纪的光辉历程中,卡文迪许实验室在广泛的科学领域中作出了许多开创性的杰出贡献,并造就了好几代出类拔萃的科学人才。据统计,该实验室培养出26位诺贝尔奖获得者,在现代科学研究组织中至今仍是空前的,因而卡文迪许实验室曾被称誉为“世界科研中心”。

亨利·卡文迪许是有史以来最伟大的实验科学家之一,在化学和物理研究中取得多方面的成就和贡献。他用实验验证了万有引力定律,并从而确定了引力常数和地球的质量以及地球的平均密度,成为第一个称量地球的人。同时他又是英国贵族——第二代德文君公爵。1871年剑桥大学校长第七代德文君公爵威廉·卡文迪许,为了将科学应用于工业生产和纪念亨利·卡文迪许而捐款资助筹建卡文迪许实验室。1871年,电磁场理论的创立者,著名物理学家麦克斯韦受聘主持卡文迪许实验室的创建工作。1874年实验室建成,麦克斯韦出任实验室第一任主任(当时称为卡文迪许实验室物理学教授,相当于物理系系主任之职)。

麦克斯韦不仅是一位伟大的物理学家,而且是一位杰出的教育家和研究工作的组织者。他选了《圣经》里的一句题词,刻在实验室的大门上,作为实验室的宗旨:“主之所为,及其广大;凡乐之嗜,皆必考察。”意思是造物主创造的世界非常广博,只要你乐于探索和研究的东西,在这里都可以考察。反映了他鼓励青年探索自然的意旨。

麦克斯韦以他的高尚品质,献身科学一丝不苟的精神,为卡文迪许实验室开创了优良的风气。麦克斯韦对教学工作非常认真,常常花大量时间备课。他的学生、二极电子管发明者弗莱明回忆说:“事实上,有一个学期麦克斯韦教授兴致勃勃地讲授电动力学时,仅有的听众是我自己和一个绅士”,“他虽然对两三个学生讲课,讲得仔细和周到的程度与他要对满课堂的人讲的时候没有两样,这也是麦克斯韦教授的特色”,麦克斯韦如此认真地讲述自己的理论。实际上,他是在向全世界讲解和宣传自己在电磁理论上的革命性的创见。在创建实验室的过程中,为了增添一些仪器,麦克斯韦捐献出自己的积蓄。实验室建立后,麦克斯韦花费大量时间整理卡文迪许留下来的大量未发表的科学手稿,使这些埋没了半个世纪的珍贵科学遗产得以重现光芒,麦克斯韦为此放弃了自己的研究,耗尽了最后的精力。在麦克斯韦逝世那一年(1879年),卡文迪许文集终于出版了。师承前任,第二任实验室主任瑞利也把他获得的诺贝尔奖金献给了实验室。

麦克斯韦是一位理论物理学大师,同时也是一位杰出的实验物理学家。他对当时大学里普遍存在着的“粉笔”教学进行了尖锐的批评。他说:“习惯的用具——钢笔、墨水和纸张——将是不够的了,我们需要比教室更大的空间,需要比黑板更大的面积。”他提出了自制简单仪器和让学生自己动手实验的规则,这个规则后来成为实验的规则,这个规则后来成为实验室的传统。

麦克斯韦知识广博,他为了深入理解自然科学,深入学习哲学、科学史和美学等知识,特别是对培养年轻的科学家,更不能只限于某一专业学科的教育。麦克斯韦培养学生的原则是“最好让学生用他自己的力量去努力克服他的种种困难,而在教师方面,与其把这些困难给他移开,不如鼓励他们奋斗为好”,他提倡民主学风,提出对课题进行自由充分的讨论,形成一个“科学批评的学派”,他称之为“健康的批评精神”。

麦克斯韦在卡文迪许实验室创造了教学和科研结合的原则,让青年投入前沿的研究课题,以此培养出优秀的青年科学家。这是卡文迪许实验室既出成果又出人才的重要原因之一。麦克斯韦不愧为一棵大树,在他的身后,一片生机勃勃的森林傲世而立。

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