中外科学家发明家丛书:卡皮察-第1部分

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　　　　　彼得·列昂尼多维奇·卡皮察是前苏联物理学家、前苏联科学院院士。　

他最主要的工作是研究超强力磁场中的各种物理现象和低温物理学。被誉为　

　“低温物理学之父”。1945年和1974年两次获得苏联社会主义劳动英雄称　

　号。他曾五次获得列宁勋章。1978年10月17日，瑞典皇家科学院在他84　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　岁高龄时授予他诺贝尔物理奖。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一、勤奋的学生　



　　　　　1894年6月26日，卡皮察出生在喀琅施塔得（科特林岛）一个军事工　

程师的家庭。父亲博学多才，上校军衔，喀琅施塔得要塞的建筑者，有才华　

有修养的工程师。母亲是位很有学问的妇女。她从事文学、教育和各种社会　

公益活动。外公是著名的数学家、天文学家、大地测量学家。他在参谋总部　

服务，少将军衔，并被选为俄国皇家科学院通讯院士。他周游了许多国家，　

是个不倦的旅行家，卡皮察继承了外公的这一爱好。　

　　　　　卡皮察在普通中学念了一年书以后，就转入喀琅施塔得实验中学。他自　

幼勤奋好学，由于他在学习物理学和电工学方面的天分和酷爱，被允许可以　

不受任何限制进入学校的物理研究室。他进行各种化学和物理实验，修理仪　

器。他常把钟表卸开后又重新装上，他对钟表的兴趣终生依然。1912年他以　

优异成绩中学毕业后，考入圣彼得堡工学院。　

　　　　　当时，在工学院只有一个物理教研室。领导这个教研室的是B·B·斯科　

别尔琴教授。1913年10月，工学院聘请了当时著名的物理学家、研究光量　

子论实验论证的阿勃拉姆·费多罗维奇·约飞为客座教授。他一到校，就发　

现了卡皮察学习勤奋，才识出众。　

　　　　　1914年第一次世界大战爆发，三年级学生卡皮察和其他大学生一样，应　

征入伍，担任卫生队司机，用帆布篷顶的卡车运送伤员。　

　　　　　1916年，从军队复员后，卡皮察回到学院，约飞教授便吸收他参加物理　

实验室的实验工作，并参加自己的讨论会。他第一次参加的科研工作是用石　

英去拉细丝。他很快想出了一个独特的拉丝方法，并在《俄国化学物理协会　

杂志》　（物理集）上刊登了他的第一篇文章，题为《石英丝的制备》。石英　

丝不通过拉线模拉出来，而是用从弓中射出的箭来拉。先把箭在熔化开的石　

英中浸蘸一下，然后拉紧弓弦。箭沿着走廊射出去，落在铺在下面的丝绒布　

上，被箭拉走的丝在飞行中凝结了。这种独出心裁的石英丝制作法，新奇而　

且简单得令人吃惊。　

　　　　　十月革命胜利后的一年，在极其困难的条件下，约飞在彼得格勒（列宁　

格勒现名圣彼得堡）建立物理研究所并任所长。卡皮察是研究所最早的研究　

人员。这一年，1918年，卡皮察从工学院毕业，留校担任物理机械系教师。　

　　　　　当时，由于革命和旧时代公共和社会的规章法令被粉碎，迫使学院的课　

程暂停了一段时间，并中断了科学研究工作。国家与世界隔绝了，经济崩溃　

与饥饿使全国疲惫不堪。一部分知识分子，包括许多教授和教师，纷纷侨居　

国外。在这种复杂的形势下，约飞仍竭尽全力设法保护讨论会和自己的学生。　

参加约飞讨论会的年轻人都集中在实验室里，有的坐在木箱上，有的坐在凳　

子上，在讨论最新物理学问题的同时，还尽可能地进行一些科学研究工作。　

1920年，卡皮察和谢苗诺夫深入研究了利用原子中粒子束与不均匀磁场的相　

互作用，以测定原子磁矩的方法。在实验室中，大家都认为实验物理学高于　

一切，因此尽管困难重重，大家都想方设法地进行相当复杂的试验，表现出　

极大的发明能力、不期待任何外部援助的自力更生精神和亲手制作一切的才　

干。卡皮察和他的实验室朋友们一样，在实践中增强了这种才干，也促使卡　

皮察在制备实验装置方面的能力臻于完善。他自己是个能手，但对其他能工　

巧匠的劳动亦深表钦佩。　

　　　　　1920年11月，约飞当选为俄国科学院正式院士。他首先进行了组织科　


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学研究和国际间的科学联系工作。他认为国际间科学联系对于发展年轻苏维　

埃国家的科学是十分重要的。他以其特有的魅力吸引着与他相接触的一切人　

——同事、学生、各国的学者、艺术活动家。经过长久的奔波之后，约飞终　

于成功地为前苏联物理学家组织了一次到德国和英国去的国外出差，以购置　

必要的物理与电工仪器和实验室设备，以及科学文献资料。根据约飞的推荐，　

卡皮察同他们一起出差。　

　　　　　1921年4月，卡皮察得到出国护照并前往列维尔。他是带着十分沉重的　

心情离家的，因为不久前，他遭受了一次重大痛苦的打击：妻子和一双儿女　

都去世了。5月，卡皮察抵达伦敦，6月初，与约飞会合。在伦敦，卡皮察做　

了大量工作，忙得不可开交。而约飞则忙着为卡皮察联系安排在卢瑟福实验　

室中学习一事。就这样，卡皮察进了卢瑟福实验室，即卡文迪许实验室。后　

来，卡皮察在写给母亲的信中说：“一个年轻人，能进入英国最保守的贵族　

大学中这所举世闻名的实验室是什么心情呢？在这所大学里学习的全是王公　

贵族的孩子们。可现在，这所大学却接收了一个默默无闻的年轻人，一个英　

语讲得很不好，而持有苏联护照的年轻人。为什么能接受他？我至今还不明　

白其中的奥妙。我有一次曾就这件事问过卢瑟福。他放声哈哈大笑，并说：　

　　‘当我同意接收您之后，我自己也觉得很奇怪，但是无论如何，我很高兴我　

办了这件事……’”　

　　　　　整整50年之后，卡皮察在谈到卢瑟福时还念念不忘地说：“我非常感谢　

他，感谢他对我的友好和善意。”　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二、在剑桥　



　　　　　1921年，卡皮察来到英国，进入剑桥大学的卡文迪许实验室。这个实验　

室是当时世界上最主要的物理研究中心之一，创建于1871年。在1895年以　

前，只有剑桥大学的大学生和毕业生才能到实验室中工作。根据第二任实验　

室主任汤姆逊的要求，改变了这一制度，许多毕业于大不列颠自治领地和其　

他国家各个大学的年轻物理学家，可以来到该实验室，在这个崭新的使人激　

动的核物理学领域取得经验。　

　　　　　实验室以亨利·卡文迪许的名字命名，卡皮察很快地了解了卡文迪许其　

人，他是许多人称之为“现代化学的牛顿”的人。1919年，已经获得诺贝尔　

奖的卢瑟福成为实验室主任，使实验室的荣誉更加发扬光大。卡皮察把卢瑟　

福在核物理学方面的作用与牛顿在力学、惠更斯在光学、法拉弟在电学、麦　

克斯韦在电动力学方面的作用相提并论。卢瑟福多年的研究工作于1919年结　

出了丰硕卓越的新成果：卢瑟福是世界上观察到氮原子核转变为氧原子核和　

在这一转变过程中释放出氢核——质子的第一人。他发现了核反应过程，这　

一过程决定了以后核物理学的道路。　

　　　　　卡皮察进入卡文迪许实验室那一年，卢瑟福已经被公认为国际上这一广　

泛科学学派的领袖。他对自己学生的关心极有分寸，并善于培养他们对科学　

研究的兴趣。卡皮察又得到一位杰出的导师。　

　　　　　卡皮察受卢瑟福委托，研究α粒子，从此，他开始利用超强力磁场的原　

理来研究α粒子。卡皮察与卢瑟福工作的情况，在他写给母亲的信中可以看　

到：　

　　　　　　“卢瑟福对我总是很亲切，他向我点头致意并询问我工作进行得如何。　

但我有些怕他，我几乎在与他的办公室并排的地方工作。这可不妙，因为抽　

烟时得非常小心翼翼，倘若口里叼着烟斗被他看见，那就糟透了。不过，上　

帝保佑，幸好他走路的脚步很重，因此我能把他的脚步声和别人的脚步声区　

别开来。”　

　　　　　　“我获得的结果，已经使我的试验有希望顺利结束。卢瑟福感到满意，　

这是他的助手告诉我的。这影响到他对我的态度。每当他碰到我时，他总是　

说些祝贺的话。这个星期天，他邀我到他家里去作客，因此我对他在家里的　

情况注意做了一番观察。他很和蔼可亲、朴实平常。他向我询问了有关　

A·Ф·约飞的情况，但是，……当他不满意时，你只能忍耐克制，这般粗野　

地大骂，简直难以相信。但是，他的头脑惊人地聪明！这完全是一种特殊的　

才智：了不起的辨别力和洞察力。他讲的课和做的各种报告，我都听，他把　

主题叙述得很清晰。他确实是一个出类拔萃的物理学家和与众不同的人　

物……”　

　　　　　　“……工作和以前一样很愉快。听了卢瑟福本人讲的一次课，是讲镭实　

验中的最新成就。他讲得妙不可言，我很欣赏他对待事物和分析事物的方法。　

很快就要放假了，实验室也要关闭两个星期。我要求　‘鳄鱼’允许我工作，　

但他宣称，他希望我能休息，因为每个人都需要休息。他对我的态度令人吃　

惊地变好了。现在我在单独一间房子里工作，这可是一种莫大的荣誉。有些　

可笑的事应给描述一番，这就是卡文迪许物理协会同行们午餐会的事。出席　

午餐会的有30—35人，他们围坐在Π形桌旁，担任主席的是一个年轻的物理　

学家，酒喝得并不特别多，但英国人很快就醉了。这从他们的脸上立刻就可　


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以看得出来，他们开始变得好动和活跃了，那种呆板的表情一扫而光。总之，　

坐在桌子旁边想干什么都可以：尖声说话、大喊大叫等等。所有这一切都是　

一些相当疯狂的画面。祝酒之后，全都站到凳子上，互相交叉拉着手唱起歌　

来，歌里回忆所有的朋友。看着诸如汤姆逊和卢瑟福这样举世闻名的科学泰　

斗，站在凳子上扯开嗓子放声大唱，真是滑稽可笑之极。”　

　　　　　卡皮察在这封信里称卢瑟福为“鳄鱼”。原因在于卢瑟福的嗓门很高，　

而他自己又不善于掌握它。老师在走廊里遇到了某个人时说话的高嗓门等于　

预先告诉那些在实验室的人，他来了。　

　　　　　　“今天和卢瑟福谈了一次话……你不会相信，他有一副多么富有表情的　

脸庞，简直是妙不可言。他把我叫到他办公室里，我们都坐下了。我看着他　

那张凶狠的面孔，不知怎么觉得很可笑，因此我开始微微笑了。你瞧，　‘鳄　

鱼’的脸也开始微笑了，因此我都已经准备哈哈大笑了。但想到，应该保持　

尊敬态度，就开始说正事了……后来，看见他情绪很好我就把自己的一个想　

法告诉了他。这一想法和δ—射线有关，这方面的理论还不清楚。我提出了　

自己的解释，相当复杂的数字计算很好地证明了这一想法，并对一系列实验　

和现象给以解释。迄今为止，无论我向谁说了这一点，全都认为我的建议太　

勇敢了，因此对建议都很怀疑。　‘鳄鱼’以他特有的利爪抓住了我想法的实　

质，并赞许这一想法。他是一个直性子的人，如果他不喜欢什么，他就会骂　

得你一塌糊涂。然而这时，他却非常夸奖我的想法，并建议我尽快着手进行　

根据理论推导他的实验。他的鉴别力真是了不起。”　

　　　　　　“这里经常干一些按其构思来说是很荒诞的工作，因而简直被我们大家　

嘲笑个没完。当我了解到，为什么会想出这些工作时，才发现，这无非是一　

些年轻人的构想，然而，　‘鳄鱼’对此却很为重视。为了让每个人能表现自　

己，他不仅允许研究自己的选题，而且鼓励和力求给这些有时很荒诞的想法　

注入一些理智。缺乏批评是　‘鳄鱼’学派的特征之一。无疑，批评会挫伤个　

性，而在A·Ф·约飞那里又太多了。第二个因素，这是由于力求获得成果。　

卢瑟福担心的是一个人毫无成果地工作。因为他知道，这会挫伤一个人工作　

的愿望。因此，他不喜欢给人出难题。如果他给出了难题，那无非表明，他　

想摆脱这个人。在他的实验室里不可能让我用3年的时间只干一件工作。要　

和极大的困难作斗争……。”　

　　　　　年轻的俄国科学家认识了卢瑟福及其周围环境，卡皮察在1937年12月　

　《化学成就》杂志上发表了一篇回忆卢瑟福的文章，在这篇最初发表的回忆　

文章中，他塑造了一位德高望重的英国物理学家美好的形象。　

　　　　　卡皮察在听课的同时，还要通过物理实习科目，这是所有在卡文迪许实　

验室开始工作的人所必修的。指导这一科目的是杰姆斯·查德威克。实习科　

目规定为两年，但卡皮察却使大家都大吃一惊，他在两个月的时间内通过了　

所有考试。这件事立即在实验室的工作人员中传开了，包括卢瑟福本人在内。　

卡皮察到剑桥之后不久就组织了讨论会，这也使他出人头地，名声远扬。这　

种讨论会被人称为“卡皮察俱乐部”，会上，大学生和年轻教师们了解到各　

种有趣的科学问题，讨论自己的研究成果，有时还对各种各样的广泛问题进　

行自由辩论。卡皮察作为小组会议的发起人，做得非常成功。他把俄国的传　

统带到英国土地上来了。很多人每周一次到他这里聚会，这种集会把卢瑟福　

实验室中最积极的人组成了一个紧密的小组，学到许多新东西的同时，人们　

也向卡皮察学到某些俄国的东西。　


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　　　　　卡皮察成为从