W. H.布喇格爵士与其子W. L. 布喇格爵士由于在用X - 射线方法对晶体结构的分析研究方面的贡献而共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖.
W. H.布喇格爵士(1862~1941)
威廉 · 亨利 · 布喇格(William Henry Bragg)于1862年出生于英国的英格兰坎伯兰郡的威格敦附近的一个农场里,该农场为他父亲所办的农场。他的父亲——罗伯特 · 约翰 · 布喇格(Robert John Bragg)曾是英国梅尔坎特的马林地方的前任地方官;他的母亲玛丽 · 伍德(Mary Wood)是当地一位牧师的女儿。亨利 · 布喇格是他们的长子。就在亨利七岁那年,他的母亲便去世了;此后,亨利只好跟随他的叔父(一位药商)一起生活了六年;直到1881年七月,亨利 · · 布喇格才在英国剑桥的三一学院开始参加工作,这年他已十九岁了。最初,他是在罗瑟(Routh)的辅导下,集中精力攻读了数学;随后,又听了瑞利(Rayleigh)和汤姆逊(J. J. Thomson)所讲授的课程。
1885年,通过汤姆逊先生的帮助,他才取得了在澳大利亚联邦南澳大利亚阿德莱德大学讲授数学和物理学课程的职位。1889年,他同联邦政府的邮政总长和天文学家查尔斯 · 托德(Charles Todd)的女儿格温多琳(Gwerdoline)结婚。亨利 · 布喇格在课堂讲授中养成了一种亲切而又能为听众所充分了解的风格,他也积极地参与该大学的各项事务性活动;他喜爱社会娱乐生活;他还是一位优秀的高尔夫球手,陪伴他的球童便是他的长子劳伦斯 · 布喇格。
1904年,亨利 · 布喇格曾接受了会址在达尼丁的澳大利亚科学促进会会长的邀请,请他为他所在的部门作一次学术演讲。亨利正是因这次演讲而一举成名。在他所作的有关《气体电离理论的某些最新进展》的演讲中,对此领域的进展,他作了批判性的评论,指出了某些工作中的失误之处及其前提假说中的许多错误。1904年以后,他在克利曼(D. R. Kleeman)的协助下,开始进行对来自放射源的α粒子的吸收实验,他们发现由其他人所曾作出的按指数规律减少的假定是不正确的;恰恰相反,α粒子却被分成几束,每束都有其确定的分布和确定的初速度;而且,各束α粒子都与放射源中不同的放射性核素相对应、因此,对每束α粒子再分布的测定就成为鉴定放射性物质的重要手段。他们遵照这种研究路线一直研究到1907年,其间每隔二、三个月,他就发表一篇论文。布喇格因此而获得了声誉,并当选为英国皇家学会会员。
1909年,布喇格作为斯特劳德(Stround)的学术继承人而迁居于英国里兹(Leeds)大学;他把他的研究方向重新确定为:用γ射线和X射线去研究物质特性的可能性上;尤其是对于与巴卡拉(Barkla)实验进展相矛盾的由电子和α粒子所组成的中性偶的研究更感兴趣(α粒子是一年前由卢瑟福所发现的带有两个正电荷的粒子)。但是,在1912年,布喇格确信劳厄照片正是在晶体中被散射的X - 射线的干涉所产生的劳厄斑;并且确信X - 射线的确具有波的特性。当时在英国卡文迪许实验室工作的他的儿子劳伦斯 · 布喇格解释了劳厄斑如何可能是与晶体中多原子表面间的X - 射线的反射有关。他还导出了著名的布喇格关系式:nλ=2dsinθ,其中,X - 射线的波长λ与能发生这种反射之处的掠射角θ有关(d是相邻原子表面间的距离,n是光谱级数)。
1915年,布喇格借助于电离箱成功地探测到了被晶体中诸原子表面所反射出来的X射线;他利用自己创造的第一台X - 射线光谱仪又进一步研究了X - 射线的光谱分布,波长间的关系,普朗克常数,被发射与被吸收的原子质量等课题。但他很快就采用他儿子所曾采用过的方法:即用一个已知波长来测定晶体中原子表面间距离之尔后,又用此法研究了镶嵌在光谱仪中的晶体的结构,由布喇格父子合著的《X - 射射线与晶体结构》—书于1915年正式出版。
1915年,亨利 · 布喇格又担任了英国伦敦大学的奎因物理学教授。在第一次世界大战期间,他在英国政府所设立的繁重、复杂,而又动荡不定的部门中服役;后于1920年,英国政府授予他以爵士位。作为英国皇家学会的首脑和皇家学会实验室主任的亨利 · 布喇格,其职务需要他常住在学会机关里。布喇格夫人便成了该学会的一个和蔼可亲的女房东;1929年,她去世后,她的女儿便接替了她的职务。
尽管亨利 · 布喇格着手写作较晚,但他在1891 ~ 1942年间,竟发表了237本(篇)书籍和论文。在科学研究中,他把理论看作为只不过是一种熟练而有用的工具。他的口头禅常是引用他自己在1928年对光的本性理论所作的讽刺:即在每周的一、三、五,光的本性呈现出粒子性;而在每周的二、四、六,光的本性又呈现出波动性。
在他所著的《科学与信仰》(1914年出版)一书中,布喇格表示了他对宗教的信仰与对神的敬畏之情;无疑地带有企图从科学对宗教的永恒诅咒的恐怖中及其他的宗教经历中解脱出来的某种情感;他的这种情感,在他读大学的最后一年中(1880-1881年),全班同学都受到了他的感染。他不但关心自己的家庭,而且对其他人也表现出慷慨大方,热情关切和毫无虚伪欺诈之心的诚实精神。他是一个热爱传统习俗的人,也是一个尊重技能和工艺的人。
W. L.布喇格爵士(1890~1971)
威廉 · 劳伦斯 · 布喇格(William Lawrence Bragg)于1890年出生于南澳大利亚的阿德莱德(Adelaide),他曾受教于澳大利亚的圣彼得学院和阿德莱薄大学。他的父亲亨利 · 布喇格当时就是阿德莱德大学的教授。1909年,当他父亲担任了英国里兹大学物理学教授的时候,劳伦斯 · 布喇格因而便迁入英国剑桥的三一学院继续学习,打算将来当一个数学家;但在他迁学的第二年,便改学了物理学;并在1912年于该院获得了具有头等荣誉的学位。就在这一年的秋天,他便开始了冯 · 劳厄斑的研究工作,并在当年的十一月,发表了有关此项研究的第一篇学术论文。在此后的两年中,他在剑桥与住在里兹的他的父亲合作,借助X - 射线方法共同研究了晶体的结构;在1915年出版的由他们父子合著的《X - 射线与晶体结构》—书中,劳伦斯 · 布喇格与其父联名发表了他们共同研究的成果。
1914年,劳伦斯 · 布喇格被推选为英国剑桥三—学院的研究员和讲师。1919年,他在英国曼彻斯特大学又取得了兰沃西物理学教授的职位,此后在该校一直工作到1937年。在1937 ~ 1938年间,他曾任英国国立实验室主任;在1938 ~ 1953平间,他曾担任英国剑桥大学卡文迪许实验物理学教授;在1953 ~ 1956年间,他又担任了富勒莲化学教授及英国皇家学会会长的职务;第一次世界大战期间,他还在法国统帅部地图部门任过声波测距的技术顾问。
劳伦斯 · 布喇格与他的父亲首创了X - 射线结晶学这门学科。在他们早期的工作中,就曾阐述过,像氯化钠这种物质的晶体中,并不包含实际的NaCl分子,而所包含的只不过是按几何规则排列着的钠离子和氯化物离子。这一发现使理论化学发生了巨大的变革,尤其是对有关离子分解的德拜理论影响最大。就在上述这些研究成果公开发表的那年——1915年,这位年方二十五岁的劳伦斯 · 布喇格荣获了该年度的诺贝尔物理学奖。
1921年,劳伦斯 · 布喇格与艾丽丝 · 格雷斯 · 詹尼 · 霍普金斯结婚,生有四个小孩。
此后,劳伦斯 · 布喇格便把他的科研方向转向其他领域。特别是他对几何关系的敏锐洞察力激励了他在这些领域中的进展。1925年,他阐明了硅酸盐的结构;1936年,他在美国康奈尔大学所作的贝克讲座中,概述了由他创立的以特定的几何特性为基础的硅酸盐化学体系。随后,他又着手解决了冶金学及其同质多晶现象与相变问题。他推进了由贝蒂(Bethe)和佩尔勒(Peierls)首先提出的有关长程序与短程序间差异的研究。为使位错几何学更加形象具体化,他又创立并经常使用为大家所乐于接受的金属的筏式模型(bubble-raft)。晶体结构分析的最豪迈的目标是关于蛋白质的化学解释,劳伦斯 · 布拉格为此曾克服了某些最初的困难,为佩鲁兹(Perutz)所从事的白色蛋白质的研究工作提供了经济上的支持;并在1954年,在英国皇家学会建立了一支独立研究蛋白质问题的科研队伍。在第二次世界大战以后,在他的帮助下,组织成立了国际结晶学协会,他是该会的首任会长,他也十分关心科学教育事业,他本人常在英国皇家学会为孩子们演讲,他的演讲把孩子们引向科学发现的令人奋发的美妙境界!
[Pioneers of Science,Pitman Press,Bath,1980年]
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①标题为译者所加。