第二章
他最偉大的數學成就是什麼?
“是不變量嗎?是他如此喜愛的數論嗎?是幾何基礎嗎?——那是自歐幾裏得幾何之後，該領域中最偉大的成就。在函數論基礎和變分計算方麵，希爾伯特的證明確立了黎曼和狄裏克萊推測的正確性。積分方程論的研究也到達了高峰……不久，在新物理學裏……它們又結出了最漂亮的果實。他的氣體理論，對新的實驗知識產生了根本性的效應，至今仍未過時。還有，他對廣義相對論的貢獻也具有永恒的價值。至於他探討數學真知的最後努力，現在還沒有定論，但是，當這一領域有可能進一步發展時，它將不會繞過而必須由希爾伯特繼續向前。”居裏夫人
居裏夫人是原子能時代的開創者之一，世界上第一個兩次諾貝爾獎獲得者。
居裏夫人原名叫瑪麗婭·斯克洛陀夫斯卡婭，於1867年11月7日出生在華沙一個教師的家庭裏。她的父母都是受過良好教育的學者，他們言傳身教，培養了瑪麗婭許多優秀的品質。
瑪麗婭在幼年時代就顯出了學習方麵的天分。她憑著非凡的記憶力經常是班裏的優秀生。中學畢業時獲得了金質獎章。在學校時她學會了四種語言——俄語、法語、德語和英語，這為她以後的科學研究創造了極為有利的條件。
瑪麗婭和姐姐從女子中學畢業後，她們都想繼續進入高等學校學習。然而，沙皇統治下的波蘭沒有女子高等學校，而到國外——法國或瑞土——上大學又沒有足夠的錢，母親去世了，尤其現在她父親被解職了。瑪麗婭提出了建議：她先留在家鄉當家庭女教師，用賺來的錢支持想成為醫生的姐姐去巴黎。等姐姐畢業後，再供自己上大學。
她當了六年的家庭女教師。這六年中她仔細閱讀了物理學和數學課本。
她在這幾年中還研究了哲學和社會問題，特別是法國和英國的實證主義。法國數學家和哲學家奧古斯特·孔德的著作和英國社會學家赫伯特·斯賓塞的著作鼓舞了她。
當她的學生們畢業考試及格後，她就回到了華沙。在華沙一年的時間裏，她在一個工廠主的家裏當教師。在她的一個親屬領導的工業和農業博物館裏，她進行了自然科學的實驗，在這裏第一次進入了實驗室。實驗增加了她對自然的興趣，預先決定了她對職業的選擇，開始了她科學生涯的起步。
瑪麗婭在24歲時進入了當時巴黎最有名的大學之一——索邦自然科學院，開始學習物理。
她的優異成績使她從一個科學協會那裏得到了測定各種金屬性的委托，她需要一間更大的實驗室。在這個過程中，她於1894年初認識了物理學家比埃爾·居裏。當時比埃爾·居裏在巴黎市立職業學校教物理和化學。他是一個天才的法國學者，雖然在國內幾乎默默無聞，但是已經深為外國同行所推崇。
他們於1895年7月舉行了婚禮。他們的婚姻是牢固而充滿意義的。從此，他們開始了共同的科學生活。
1896年夏天，瑪麗婭通過了考試，她可以在高等學校教書了。她開始選擇寫博士論文的題目。
1898年初，她取得了一批有意義的成果，發現不隻鈾有射線，釷也有射線。瑪麗婭把某些原子放出射線的性能稱為放射性，而把放射性物質稱為放射性元素。之後她著手在學校收集的礦物中尋找這些元素。
她的實驗有了初步的成果。她發現瀝青鈾礦物和銅鈾雲母中有一種物質比鈾具有大得多的放射性。瑪麗婭把這些初步的成果寫成報告於1898年提交給巴黎科學院。這時居裏也由晶體研究轉而直接參與瑪麗婭的工作。新的元素雖然還沒有從化學上分離出來，但用物理測量已證明了它的存在。居裏夫婦把它命名為釙，這是瑪麗婭對祖國的尊敬。
1898年末，居裏夫婦發現了另一種放射性元素，它具有更大的輻射強度，他們把它命名為“鐳”(輻射的)。
為了證明這種元素的存在，就麵臨著把它們分離出來的艱巨勞動。由於鐳較容易得到，因此釙的提煉被置後了。技術條件和工作環境的惡劣絲毫沒有使居裏夫婦退卻，但他們麵臨的最大困難是沒有足夠的資金購買必要的原料。著名的奧地利地質學家愛德華·蘇艾斯為他們解決了這個難題。經過努力，他們又找到了一間自己進行實驗的實驗室。那是一個冬冷夏熱的木棚。兩個研究者就那樣在最艱難的條件下勞動了四年。
1902年，居裏夫婦終於提取出十分之一克純氯化鐳。
居裏夫婦的研究成果引起了世界科學家們的矚目。1903年，居裏夫婦第一次從倫敦皇家學會得到了戴維獎章。
他們在發現鐳之後的6年裏發表了30多篇科學論文。他們放棄了對他們的研究方法的任何專利保護。她把多年艱辛勞動得到的所有鐳都交給了實驗室。鐳可以直接用於生物學和醫學，首先是用於治療癌症和皮膚病。
1903年瑪麗婭·居裏通過了她的博士論文答辯。同年，居裏夫婦同昂利·柏克勒爾一起由於發現放射性而獲得了諾貝爾物理學獎金。諾貝爾獎金使居裏夫婦譽滿全球。
1905年沙皇俄國爆發了革命，她毅然從諾貝爾獎金中拿出巨大的金額寄到自己的祖國以支援起義者。
1906年4月19日比埃爾·居裏不幸喪生在一架拉貨馬車的車輪下。這突如其來的災難幾乎把居裏夫人打倒了，她失去了最親愛的人和科學道路最親密的夥伴。
但堅強的居裏夫人很快就從大不幸中站立了起來。她要繼續她和比埃爾所創下的事業。
1906年5月1裏，她被任命為教授，並擁有一個科研室，她成了法國大學占有這個位置的第一個女人。她的關於放射性的講義很快就以書的形式出版了，得到全世界的讚譽。在鐳的研究中，她更進一步，分離出了純金屬鐳，她於1910年第二次榮獲了諾貝爾獎金，這次是她單獨獲得了諾貝爾化學獎。
1911年，華沙一個比較獨立的很活躍的科學協會請瑪麗婭作“名譽會員”。他們計劃在華沙創立一個放射學實驗室，請居裏夫人來領導。然而巴黎的實驗室終於決定創建了，這是她和比埃爾多年所夢想的，她作出決定，在遠處領導這個新實驗室。1913年瑪麗婭回到華沙去參加放射學實驗室落成典禮。祖國給予她熱烈的歡迎。
她要在巴黎裝備鐳實驗室的努力終於獲得了成功。索邦自然科學係和帕斯特爾學院共同在以比埃爾·居裏命名的街道上建立了鐳研究所，有物理部和醫學——生物實驗室。物理部由瑪麗婭領導用於進一步研究放射性物質，醫學生理實驗室用於探索放射性物質的生物作用和治療作用。
就在這時，爆發了第一次世界大戰，戰爭迫使研究工作停止了。她離開實驗室，成為一個白衣戰士。這一段時期的工作使她認識到，必須很快製造許多X光設備。她用法國婦女聯合會的款項，創造了第一輛“X光車”。這個完全可以移動的設備從1914年8月起巡回各醫院。她隨同這些汽車走遍了法國北部戰線和東部戰線的戰地醫院。她由一個物理學家變成了一名世界大戰的戰士。
居裏夫人的發展倫琴射線在醫學中的貢獻終於得到了人們的公認。1922年，她作為第一個女人被選為巴黎醫學科學院院士。
戰爭結束，她的祖國的獨立使她無比欣慰。她立刻恢複了在鐳研究所的研究工作，並寫了《放射學和戰爭》一書。總結了她在戰爭時期應用和進一步發展倫琴射線技術和鐳射的經驗。
1921年春天，瑪麗婭收到訪問美利堅合眾國的邀請。在美國，人們把當時價值10萬美元的一克鐳送給了她，作為進一步開展研究工作之用。這是全美國婦女通過捐助的形式贈送給她的禮物。
瑪麗婭的身體越來越差，在20年代她不得不接受幾次眼科手術，甚至經曆了失明的威脅。她於1919年第二次前往美國。在那裏，熱情的美國人又贈送給她一克鐳，這次是供建立華沙的鐳研究所，進一步發展居裏治療之用的。1932年5月這位波蘭人民的偉大女兒出席了華沙鐳研究所的開幕式，最後一次訪問了自己的祖國和親愛的城市。
由於她多年接觸放射性元素而沒有必要的保護措施，她患了惡性貧血症。她的雙手被鐳燒傷，遍布傷痕。危險的射線侵入了她的骨髓，引起了血液中的病變。1934年7月4日成了她所研究的化學元素的犧牲者，瑪麗婭·居裏病逝於法國阿爾卑斯山療養院，終年67歲。歐內斯特·盧瑟福
歐內斯特·盧瑟福，英國物理學家、化學家。在放射性和原子結構方麵有重大成就。被譽為原子物理、核物理、放射性化學之父。1908年獲諾貝爾化學獎。
盧瑟福祖籍蘇格蘭，祖父在1842年移民到新西蘭，主要從事手工業。他出生於1871年，父親是農民兼工匠，母親是一名鄉村教師，母親為人寬厚善良。由於家中有12個子女，家境並不富裕。盧瑟福在兄妹中排行第四，他從小就很懂事，經常幫助父母幹一些力所能及的活。
上小學時，盧瑟福是一個很聽話的孩子，學習認真刻苦，成績優秀，得到老師們的一致好評。他最喜歡的功課是拉丁文和古典文學，最大的理想是當一名文學家。因此，課餘的時間他經常讀一些名篇名作，提高自己的寫作水平。12歲那年，一個偶然的機會使盧瑟福對自然科學萌發了極大的興趣，從此，他經常鑽研一些科普讀物，有很多發明創造，在小夥伴中堪稱“能工巧匠”。他曾經發明過一種可以發射“遠射程炮彈”的玩具大炮，並且找到了不斷增加射程的方法。這使他在同伴中的威信很高。還有一次，一個同學把家中一隻無法修理的鬧鍾送給盧瑟福。盧瑟福把它拆開，仔細琢磨了一下，動手試著進行修理，竟然使鬧鍾又準確地行走起來。
1887年，盧瑟福進入納爾遜學院學習。學習期間，他的才華得到進一步的施展。校長助理利特爾·約翰先生對他的才能極為欣賞，給他提供力所能及的幫助，並鼓勵他勤奮學習，勇攀科學高峰。福特校長經常表揚盧瑟福，認為他是學校的驕傲。
1894年，盧瑟福寫了一篇《使用高頻放電使鐵磁化》的論文，在《新西蘭協會會報》上發表。當時的電磁學權威、著名物理學家湯姆孫看到這篇文章後極為讚賞，推薦他報考大英博覽獎學金，並決定選拔他到卡文迪什實驗室深造。也就是在卡文迪什實驗室，盧瑟福的科學才華得到了極大的發揮。1895～1898年，他在這裏度過了極為重要的三年。
由於成績斐然，1905年，盧瑟福獲得了諾貝爾化學獎。1918年8月，他重新來到卡文迪什實驗室，並在不久後擔任了主任職位。在擔任實驗室主任以後，他一方麵繼承了自麥克斯韋以來的教育傳統——保持良好的學術環境。另一方麵又極力創造一個和諧的研究集體，充分發揮每個人的才能。
盧瑟福被人譽為科學家的導師，這是因為他在培養人才和科研組織方麵的才能無人能及。他領導和培養出了索迪、蓋革、威爾遜、阿斯頓、玻爾、布萊克、瓦爾頓、哈恩、卡皮查、查德威克、科傑羅夫特等11位獲諾貝爾獎的科學領域的頂尖人物，堪稱世界教育史上的一大奇跡。他領導過的曼徹斯特大學物理實驗室和卡文迪什實驗室，被人們稱為是培養人才的苗圃和世界物理學家的“麥加”聖地。能夠到他手下學習和工作是每一位青年學者的夢想。
在盧瑟福眼中，學生沒有國籍、民族、宗教信仰和膚色上的差別，隻有他們特長的不同。他在工作中從來不想當然地給學生分配工作，每個人都有選擇自己研究課題的自由，他認為這樣才能讓學生發揮自己的潛能，有所成就。小達爾文(進化論發現者達爾文的孫子)不想做實驗物理方麵的工作，隻對數學感興趣。雖然盧瑟福領導的是物理實驗室，但在小達爾文堅持要留下來的情況下，盧瑟福並沒有將他拒之門外，而是讓他專門從事實驗數據處理，後來小達爾文也成了一名有所成就的科學家。
盧瑟福特別善於根據學生和助手的特長和興趣來幫助他們設計研究課題，從不讓他們去辦力所不能及的事。他培養學生講究循序漸進的原則，反對急於求成。
卡文迪什實驗室作為實驗物理學家的搖籃，當然會要求學生具有較強的動手實驗能力，做出準確的實驗和獲得可靠的數據。但盧瑟福不僅要求學生實踐能力強，還十分重視學生理論思維的培養，主張將實驗和理論結合起來。
有一次，他的一個學生得意地對他說：“我現在整天都呆在實驗室裏做實驗，應該很快就會有成果了。”
盧瑟福的回答大大出乎學生的意料，“你這樣做十年實驗也不會有什麼研究成果。”看著學生大惑不解的樣子，他又繼續說道：“你整天都呆在實驗室裏，什麼時候用來想問題呢?實驗必須有理論作指導。你成天做實驗，沒有時間思考問題，也不能吸收有用的理論知識。你想一想，這樣會出成果嗎?一個成功的實驗物理學家，莫不是將理論鑽研和實驗相結合起來的楷模。你應該認真想一想這個問題了。”
一席話把學生說得連連點頭稱是。
盧瑟福對待學生，在工作上是老師，是朋友，在生活中則是慈父，給予學生無微不至的關懷。大科學家玻爾曾說過，“對於我來說，你(盧瑟福)幾乎是我的第二個父親。”
盧瑟福心胸開闊，待人寬厚，又有很好的民主作風，並時刻保持著謙虛的態度。他從來不以自己的權威來壓製別人的思想。索迪曾經剽竊過他的《放射性》一書中的內容，可是他仍然提名索迪獲諾貝爾獎。他對玻爾的原子軌道模型雖然有懷疑，但他還是極力推薦玻爾的論文。
在學生和朋友的心目中，盧瑟福從來沒有樹立過一個敵人，也從來沒有失去一個朋友。他是數以百計的科學家的導師和朋友。阿爾貝特·愛因斯坦
量子物理與相對論是近代物理學的兩大支柱，前者為集體智慧的結晶，後者卻幾乎是愛因斯坦一人的心血。單憑這一點，阿爾貝特·愛因斯坦(1879～1955)無疑是20世紀最具代表性的物理學大師。
自1805年起，16歲的愛因斯坦便開始認真思考一個問題：“假如我以光速跟隨一束光飛行，我會看到哪些奇異景象?比方說，這束光若是由一座時鍾反射出來，我應該看到一座靜止的時鍾，也就是說在我眼中，時間是靜止的。可是在別人看來，同樣的鍾卻在滴答滴答走，這是不是矛盾呢?”他的這個“臆想實驗”，已經埋下了發明狹義相對論的種子。
當時古典物理學已是山雨欲來風滿樓。有三個看似矛盾的現象孕育著革命的火種。一是實驗證明太陽與地球竟然沒有相對運動；二是馬克士威方程組在伽利略的變換下竟然會變形；三是馬克士威方程組無法解釋電磁感應的“對稱性”。
對此，人們提出的解決方案，都是在古典物理學架構下的折衷理論，缺乏邏輯的完備性與體係的嚴密性。
到1905年，愛因斯坦對這類問題已經苦思了十載，他需要的隻是臨門一腳。在與好友貝索偶然的一場討論後，靈感終於浮現。愛因斯坦突然意識到，解決問題的關鍵在於必須挑戰傳統的“絕對時間”與“同時性”這類概念。其實“絕對時間”並不存在，而時間與光速之間有密不可分的關係。
愛因斯坦很快就寫好了狹義相對論的曆史性論文——《論運動物體的電動力學》。他用兩個公設作為出發點：一、光速恒定：在任何慣性坐標係中，不論光源是靜止還是運動的，光速一律是常數。二、相對性原理：物理定律在任何慣性坐標係中都具有相同的形式。
根據上述兩項公設，愛因斯坦導出了精確的“洛倫茲變換”，再利用這個變換導出長度收縮、時間膨脹、同時性的相對性，以及質量隨速度增加的公式和新的速度合成法則，由此形成一套嶄新的時空觀。這個理論後來被稱為狹義相對論。
慣性坐標係隻是個理想狀況，在真實物理世界裏，重力場無所不在，而物體受重力作用就會做加速度運動。愛因斯坦原先的構想，是直接推廣狹義相對論來涵蓋各種非慣性坐標係。然而不久他就得到一個令人沮喪的結論：在狹義相對論的架構下，絕對不可能有完善的重力理論。
愛因斯坦隻好另辟蹊徑。1907年某天，他坐在瑞士專利局的辦公室裏，腦中突然閃出一個靈感：“一個在半空中墜落的人，完全感覺不到自己的重量，應該覺得自己好像置身於慣性坐標係!”