姜雨婧，陸建隆

(南京師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210023)

杰出的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家沃爾頓全稱歐內(nèi)斯特·托馬斯·辛頓·沃爾頓(Ernest Thomas Sinton Walton)，他年輕時(shí)拜師盧瑟福，研學(xué)于卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，做事低調(diào)內(nèi)斂，性格隨和，頭腦聰明，動(dòng)手能力極強(qiáng).他和搭檔科克羅夫特(Cockcroft)因1932年首次實(shí)現(xiàn)人工加速質(zhì)子引起原子核嬗變(disintegration)的偉大成就共同獲得了1951年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).1934年學(xué)成歸國(guó)后，沃爾頓又積極投身愛(ài)爾蘭科研與教育事業(yè)的建設(shè)中，他的科研精神與人格操守始終潛移默化地教化著他的后輩，沃爾頓在學(xué)術(shù)、教育、和平等方面做出的卓越貢獻(xiàn)激勵(lì)著一代代愛(ài)爾蘭的青年與人民.

1 資質(zhì)過(guò)人又胸懷壯志的“狀元郎”

沃爾頓于1903年10月6日出生在愛(ài)爾蘭南海岸沃特福德郡的鄧加萬(wàn)，他的父親是衛(wèi)理公會(huì)的一位牧師，每隔幾年就要從一個(gè)地方搬到另一個(gè)地方，所以小學(xué)時(shí)期的沃爾頓在唐郡和泰隆縣上走讀學(xué)校.1915—1922年，沃爾頓在愛(ài)爾蘭貝爾法斯特的衛(wèi)理公會(huì)寄宿學(xué)校度過(guò)了7年的中學(xué)時(shí)光，此時(shí)的他就展現(xiàn)出了在數(shù)學(xué)和科學(xué)方面的過(guò)人天賦.彼時(shí)貝爾法斯特是世界領(lǐng)先的工業(yè)化城市之一，擁有高度發(fā)達(dá)的創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新文化，這種氛圍深深影響著沃爾頓[1].高中畢業(yè)后，沃爾頓通過(guò)了都柏林三一學(xué)院的入學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金考試，順利升入本科.在這里，他學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué)的榮譽(yù)課程，并專攻物理學(xué)[2].1926年本科畢業(yè)時(shí)，沃爾頓這兩門(mén)課都獲得了第一名[2].大學(xué)期間，沃爾頓幾乎獲得了所有可得的獎(jiǎng)項(xiàng)[1].畢業(yè)后他決定攻讀流體動(dòng)力學(xué)的碩士學(xué)位，于是又在三一學(xué)院學(xué)習(xí)了一年[2].1927年沃爾頓獲得理學(xué)碩士學(xué)位，彼時(shí)，他最大的心愿便是去卡文迪許實(shí)驗(yàn)室攻讀博士學(xué)位.

被譽(yù)為“諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)孵化器”的英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室始建于1871年.自1901年設(shè)立諾貝爾科學(xué)類獎(jiǎng)項(xiàng)以來(lái)，截至1927年，先后有10位來(lái)自卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家獲此殊榮.卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的研究生培養(yǎng)模式在麥克斯韋、瑞利、J. J. 湯姆遜、盧瑟福這4位實(shí)驗(yàn)室主任的接續(xù)探索與傳承下，實(shí)驗(yàn)室自由、寬容、強(qiáng)調(diào)合作、廣納賢才、充滿創(chuàng)造激情的學(xué)術(shù)氛圍蔚然成風(fēng)，已在學(xué)術(shù)界聲名赫赫的布拉格父子(1915)、玻爾(1922)、威爾遜(1927)和康普頓(1927)都是在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室深造過(guò)的諾貝爾獎(jiǎng)得主. 在當(dāng)時(shí)作為第4任實(shí)驗(yàn)室主任的盧瑟福領(lǐng)銜核物理學(xué)的研究工作，指導(dǎo)的學(xué)生有狄拉克(1933)、查德威克(1935)、鮑威爾(1950)、科克羅夫特(1951)和卡皮查(1978).(括號(hào)內(nèi)為其獲得諾貝爾獎(jiǎng)的年份)沃爾頓曾向同事講述當(dāng)時(shí)自己對(duì)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的神往：“我很想去劍橋，因?yàn)楫?dāng)時(shí)那里有很多著名的物理學(xué)家，當(dāng)然，劍橋在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面也有著悠久的歷史.畢竟，這是艾薩克·牛頓曾經(jīng)學(xué)習(xí)和從事研究的學(xué)院和大學(xué)，你找不到比這更高端的實(shí)驗(yàn)室了.”[1]

2 迎難而上又巧思別具的“實(shí)驗(yàn)家”

2.1 少年志氣，挑戰(zhàn)一切不可能

1927年，沃爾頓獲得皇家學(xué)院杜賓展覽委員會(huì)的研究獎(jiǎng)學(xué)金(1851年設(shè)立)后，終于鼓足勇氣向當(dāng)時(shí)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的主任盧瑟福發(fā)出申請(qǐng)，可惜盧瑟福以“實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)人滿為患”為由拒絕了他[1].好在當(dāng)時(shí)三一學(xué)院物理系一位教授的助手杰基·普爾(Jackie Poole)認(rèn)識(shí)盧瑟福，在他的幫助下，沃爾頓最終如愿進(jìn)入了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室[1].實(shí)驗(yàn)室里充滿激情與創(chuàng)造性的科研氛圍沒(méi)有辜負(fù)沃爾頓之前所有的努力與期待，在盧瑟福的指導(dǎo)下，沃爾頓對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)知越來(lái)越深刻.盧瑟福很早就意識(shí)到原子中心有一個(gè)很小的原子核，它比原子還要小約十萬(wàn)個(gè)數(shù)量級(jí).當(dāng)時(shí)人們把原子和原子核的數(shù)量級(jí)比作“大教堂里的蒼蠅”，盧瑟福也將兩者尺度的懸殊比喻為“阿爾伯特音樂(lè)廳里的小昆蟲(chóng)”[1].

原子核物理學(xué)自20世紀(jì)初誕生后的30年來(lái)，主要依靠天然放射性物質(zhì)產(chǎn)生的粒子開(kāi)展研究，可以做的實(shí)驗(yàn)非常有限.在與盧瑟福的討論中沃爾頓建議，可以嘗試在實(shí)驗(yàn)室中以人工可控的方式產(chǎn)生高速粒子流來(lái)代替天然放射性物質(zhì)產(chǎn)生的粒子[1].在得到導(dǎo)師認(rèn)可后，沃爾頓開(kāi)始工作.沃爾頓回憶：“當(dāng)我到達(dá)劍橋時(shí)，我驚訝的發(fā)現(xiàn)他們和三一學(xué)院一樣窮”[1].當(dāng)時(shí)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室完全沒(méi)有得到國(guó)家的財(cái)政支持，呈現(xiàn)明顯的小科學(xué)時(shí)代特征.實(shí)驗(yàn)儀器的大部分部件都必須從零開(kāi)始制造，沃爾頓通常都是從其他項(xiàng)目中丟棄的零碎部件中獲得自己需要的，比如汽車(chē)電池、油灰、汽油泵，甚至他還回收木材、螺絲和釘子[2].

為了產(chǎn)生高速粒子，需要使用極高的加速電壓源，最初科學(xué)界普遍認(rèn)為這個(gè)電壓要達(dá)到數(shù)百萬(wàn)伏特，在一間普通的實(shí)驗(yàn)室中建造這樣的裝置顯然是不切實(shí)際的，在當(dāng)時(shí)，這項(xiàng)工作令人生畏[2].愛(ài)因斯坦曾對(duì)分裂原子核的難度進(jìn)行了如下概括，他說(shuō)：“分裂原子核確實(shí)是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)，這就像一個(gè)盲人試圖射殺鴨子，而他在一片鴨子很少的曠野里向空中開(kāi)槍.”[1]

起初，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室從事這項(xiàng)研究的僅沃爾頓一人.沃爾頓傲人的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力在解決制造能夠產(chǎn)生具有穿透原子核所需要能量的粒子的裝置問(wèn)題上起到至關(guān)重要的作用.可是屢屢失敗的結(jié)果讓實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)陷入僵局，但沃爾頓從未放棄.

2.2 團(tuán)隊(duì)合作，守得云開(kāi)見(jiàn)月明

愁眉不展的實(shí)驗(yàn)終于在1928—1929年迎來(lái)意外的轉(zhuǎn)機(jī).1928年，喬治·伽莫夫(George Gamow)等人引入了關(guān)于阿爾法衰變的量子力學(xué)理論，按照這個(gè)理論，他們預(yù)言，當(dāng)粒子能量比翻過(guò)勢(shì)壘的頂峰所需要的能量小得多時(shí)，依然有一定概率可以穿過(guò)這個(gè)勢(shì)壘[3].1929年1月和2月，在玻爾的安排下，伽莫夫來(lái)到劍橋訪學(xué)，在2月召開(kāi)的皇家學(xué)會(huì)的會(huì)議上伽莫夫報(bào)告了他的理論[3].科克羅夫特在與之的討論中，受到伽莫夫關(guān)于勢(shì)壘穿透理論工作的激發(fā)，于是他推測(cè)：像氫原子核這樣的輕粒子(質(zhì)子)可以通過(guò)隧道進(jìn)入原子核，且使用的加速電壓比最初預(yù)設(shè)的要低得多，也更容易控制[1,3].

于是盧瑟福當(dāng)即決定讓專業(yè)和性格雙雙互補(bǔ)的沃爾頓和科克羅夫特組隊(duì).科克羅夫特是來(lái)自英國(guó)的物理學(xué)家，比沃爾頓年長(zhǎng)5歲.1914年，17歲的科克羅夫特在曼徹斯特讀本科數(shù)學(xué)，由于第1次世界大戰(zhàn)，第2年他便參軍入伍.戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，科克羅夫特回到曼徹斯特，轉(zhuǎn)而在理工學(xué)院學(xué)習(xí)電氣工程.在大都會(huì)維克斯電氣公司當(dāng)了2年學(xué)徒后，便來(lái)到了劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院繼續(xù)鉆研數(shù)學(xué)，而后加入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的大家庭[4].科克羅夫特是位非常有創(chuàng)意的物理學(xué)家，但并不擅長(zhǎng)實(shí)驗(yàn).相比之下，沃爾頓是一位別具實(shí)驗(yàn)天賦和實(shí)驗(yàn)精神的能工巧匠.科克羅夫特的傳記中記錄著這樣一個(gè)段落：“科克羅夫特有很多其他的事情要做，不能夠獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)期來(lái)看，他并不是一位優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家.而沃爾頓則正好相反，他頭腦聰明、動(dòng)手能力強(qiáng)、還有毅力.”[5]

1930年，他們用一個(gè)半波整流器得到了穩(wěn)定的電壓，用一個(gè)單節(jié)的加速器真空管產(chǎn)生了300 keV能量的質(zhì)子[3].1932年，他們利用一個(gè)電壓倍加器和一個(gè)兩節(jié)的真空管，將從變壓器來(lái)的高壓再提高4倍，給出800 kV的穩(wěn)定工作電壓[3,5].他們將實(shí)驗(yàn)成果整理成《快質(zhì)子的產(chǎn)生》一文發(fā)表在1932年2月第242期的《自然》雜志上.文章最后寫(xiě)到：到目前為止產(chǎn)生的質(zhì)子最高能量是710 keV，對(duì)應(yīng)的質(zhì)子速度是1.16×109cm/s……在現(xiàn)有設(shè)備上將電壓提高到800 kV沒(méi)有原則困難[3,6].當(dāng)時(shí)制造這臺(tái)儀器最困難的技術(shù)問(wèn)題出現(xiàn)在提供一個(gè)高壓離子源和一個(gè)抽成真空的管道，通過(guò)這個(gè)管道，離子可被加速，該管道必須是絕緣的，以便能承受離子源與靶之間很高的電位差，而且經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)陌才攀寡刂艿烙芯鶆虻碾娢惶荻纫员惆鸭傩苑烹娊档偷阶钚3].

在此之前，關(guān)于原子核結(jié)構(gòu)的絕大多數(shù)信息都是利用天然放射源發(fā)出的阿爾法粒子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的，利用加速器人工加速粒子的方法為探秘原子核的研究提供了一種新的途徑[3].這種途徑具有許多優(yōu)越性.根據(jù)查德威克的測(cè)算結(jié)果，天然放射出的質(zhì)子能量約5.7 MeV，相比之下，經(jīng)過(guò)加速器加速的質(zhì)子能量大得多，且質(zhì)子能量可以隨意改變[3,7].

1932年4月14日，沃爾頓獨(dú)自在實(shí)驗(yàn)室利用這臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn).他將電壓調(diào)高到一個(gè)合理值后，為了避免高壓傷害便離開(kāi)了控制臺(tái).“我手腳并用、躡手躡腳地爬進(jìn)我們?cè)趦x器下面建造的一間小棚屋.我透過(guò)顯微鏡看了看，就在那里，在顯示屏上有很多微小的閃爍.”這是沃爾頓在1982年于劍橋發(fā)表演講時(shí)對(duì)當(dāng)時(shí)場(chǎng)景的回憶[2].

成功來(lái)的太過(guò)“突然”，觀察到原子核分裂的沃爾頓不敢相信自己眼睛，于是他立馬找來(lái)了正在電磁實(shí)驗(yàn)室做著行政工作的科克羅夫特.兩人又仔細(xì)檢查一遍實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，緊忙找來(lái)盧瑟福，看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后盧瑟福思索良久，最終確定了閃爍的亮度和云室中徑跡的密度表明輻射粒子就是正常的阿爾法粒子，這對(duì)搭檔成功了[1,8]！盡管他們的設(shè)計(jì)并非第一個(gè)電壓倍增方案，但卻是所有儀器中最優(yōu)秀的一個(gè)[3].這臺(tái)高壓倍增器現(xiàn)也被稱為科克羅夫特-沃爾頓粒子加速器，至今還被經(jīng)常作為大型加速器的注入器使用.

正是在技術(shù)上極具天賦的沃爾頓使這個(gè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的，因此沃爾頓是世界上第一個(gè)通過(guò)人工手段見(jiàn)證原子核嬗變的人.沃爾頓制造的實(shí)驗(yàn)儀器具有超凡的技術(shù)獨(dú)創(chuàng)性，他在失敗中不斷摸索、改進(jìn)、完善、突破，從未輕言放棄，力求精益求精.最重要的是，沃爾頓制造了無(wú)法通過(guò)購(gòu)買(mǎi)獲得的零部件，克服了資金短缺、資源不足等困難，這一偉大成就是真正的“獨(dú)創(chuàng)戰(zhàn)勝逆境”！

2.3 成果斐然，E=mc2首次被實(shí)驗(yàn)證實(shí)

1932年4月28日，盧瑟福把科克羅夫特和沃爾頓帶到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)參加會(huì)議，他在開(kāi)幕詞中回顧了過(guò)去3年里原子核結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展，同時(shí)報(bào)告了這對(duì)科學(xué)界的新星利用加速器人工加速的粒子進(jìn)行的第一個(gè)核嬗變的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，全場(chǎng)嘩然[1,9].兩天后，《自然》雜志刊登了他們的文章《快質(zhì)子引起鋰的嬗變》.

除了原子核嬗變，這篇文章最引人關(guān)注的成果是對(duì)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc2的實(shí)驗(yàn)證明.1905年愛(ài)因斯坦首次推導(dǎo)出質(zhì)能方程時(shí)，他說(shuō)“設(shè)計(jì)一個(gè)檢驗(yàn)這個(gè)理論的實(shí)驗(yàn)，這并不是辦不到的事”；但到了1907年，他已深信要達(dá)到檢驗(yàn)他的理論所需的實(shí)驗(yàn)精度“當(dāng)然是做不到的”；1910年他說(shuō)：“暫時(shí)還沒(méi)有任何希望”用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)E=mc2[9].

在沃爾頓和科克羅夫特的實(shí)驗(yàn)中，用加速質(zhì)子轟擊鋰靶后產(chǎn)生兩個(gè)阿爾法粒子的同時(shí)，也伴隨能量的釋放.他們的結(jié)果如下：

1932年5月4日，愛(ài)因斯坦來(lái)劍橋訪問(wèn)，他親眼目睹了沃爾頓和科克羅夫特的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)自己所看到的現(xiàn)象感到欽佩和驚訝[2].愛(ài)因斯坦晚年也肯定了自己質(zhì)能方程的等價(jià)性是由科克羅夫特和沃爾頓在1932年通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明的[2].

在發(fā)表《快質(zhì)子引起鋰的嬗變》這篇論文后，沃爾頓和科克羅夫特繼續(xù)提高探測(cè)器的靈敏度，將云母窗的厚度變薄，并把研究范圍拓展到了硼元素[12].他們發(fā)現(xiàn)，硼被快質(zhì)子轟擊后會(huì)產(chǎn)生大量的阿爾法粒子：當(dāng)硼11核在吸收了一個(gè)質(zhì)子后會(huì)生成硼12，隨后嬗變成3個(gè)阿爾法粒子[12].這一研究成果以《快質(zhì)子引起的輕元素嬗變》為題，發(fā)表在1933年的《自然》雜志上.

正值1937年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選期間，盧瑟福提名了沃爾頓和科克羅夫特兩人，有人就諾貝爾獎(jiǎng)是否只適合頒發(fā)給科克羅夫特一人來(lái)征求盧瑟福的意見(jiàn)，但是盧瑟福堅(jiān)持認(rèn)為這項(xiàng)榮譽(yù)必須包括沃爾頓[1].且在原子核還未被分裂時(shí)，盧瑟福就曾給予沃爾頓高度評(píng)價(jià)[15]：“沃爾頓是一位非常能干的人，他是我們唯一有能力和技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速粒子產(chǎn)生的學(xué)生.”沃爾頓天才般的動(dòng)手能力也多次受到同事們的贊賞和欽佩[1].沃爾頓一生共被諾獎(jiǎng)提名了8次，直到1951年才和科克羅夫特共同獲得了這項(xiàng)姍姍來(lái)遲的榮譽(yù).

2.4 回眸反思，成功歸因于何處

科克羅夫特和沃爾頓的實(shí)驗(yàn)是一個(gè)典型的融合裂變反應(yīng)，在核反應(yīng)機(jī)制的研究中占有重要地位，并且后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)反應(yīng)對(duì)天體中元素的形成也有關(guān)鍵的影響.總之，這對(duì)搭檔的工作既有實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的突破，也涉及物理理論的驗(yàn)證，他們杰出的科研成就無(wú)疑是實(shí)驗(yàn)物理發(fā)展史上的一座里程碑.

在欽佩與感嘆之余，我們不免會(huì)去思考，當(dāng)時(shí)全球還有3組美國(guó)團(tuán)隊(duì)與他們爭(zhēng)奪分裂原子核的大獎(jiǎng)，為什么這份“幸運(yùn)”會(huì)降臨在劍橋上空？其中肯定離不開(kāi)科克羅夫特和沃爾頓自身探索未知的熱情、愈挫愈勇的堅(jiān)持與從零做起的態(tài)度，也因?yàn)榭ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室是一方科研厚土，它擁有豐富的人才和專業(yè)的知識(shí)，但最根本的原因當(dāng)屬導(dǎo)師盧瑟福.

首先，盧瑟福自身的影響力能夠吸引許多像伽莫夫這樣杰出的物理學(xué)家來(lái)到劍橋，這就為本校學(xué)生創(chuàng)造了更多交流與探討的機(jī)會(huì)；其次，盧瑟福也是一位責(zé)任心極強(qiáng)的嚴(yán)師，他不僅親自敦促沃爾頓和科克羅夫特進(jìn)步，還總是要求他們?nèi)〉梅e極的實(shí)驗(yàn)成果[1].根據(jù)沃爾頓回憶，任何學(xué)生取得實(shí)驗(yàn)成果后，老師盧瑟福都會(huì)立刻趕來(lái)[2].綜上，自身實(shí)力的不容小覷，齊心協(xié)力的同門(mén)互助，積極優(yōu)越的科研環(huán)境，德高望重的恩師指導(dǎo)，這4點(diǎn)共同成就了這份榮譽(yù)的誕生.

3 傳道受業(yè)又憂國(guó)憂民的“大先生”

3.1 拳拳報(bào)國(guó)心

1931年獲得博士學(xué)位后，沃爾頓留在劍橋擔(dān)任研究員.1934年，31歲的沃爾頓正值事業(yè)巔峰期，他本來(lái)會(huì)受到全世界任何一個(gè)頂尖實(shí)驗(yàn)室的歡迎，但他卻選擇于此時(shí)回到愛(ài)爾蘭都柏林三一學(xué)院擔(dān)任物理系的研究員[1].原因有三：1)源于沃爾頓安靜、不爭(zhēng)不搶的性格，高調(diào)的生活并不適合他；2)他要迎娶他最心愛(ài)的未婚妻弗雷達(dá)·威爾遜；3)心系祖國(guó)的沃爾頓要投身于愛(ài)爾蘭本土的科研事業(yè)建設(shè).

獨(dú)立后的愛(ài)爾蘭對(duì)大學(xué)科研經(jīng)費(fèi)的投入非常少，學(xué)術(shù)在一些地區(qū)已然成為一片死水.具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的沃爾頓立刻注意到教育和科研對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展以及推動(dòng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性，因此沃爾頓經(jīng)常督促政府為教育和科研提供更多支持.極具危機(jī)意識(shí)的沃爾頓也十分堅(jiān)持科學(xué)本土化，他認(rèn)為“二手工業(yè)”將使愛(ài)爾蘭陷入“其他國(guó)家不再認(rèn)為有利可圖”的工業(yè)危險(xiǎn)[1].1957年，沃爾頓寫(xiě)信給當(dāng)時(shí)的愛(ài)爾蘭總理埃蒙·德·瓦萊拉(Eamon de Valera，愛(ài)爾蘭第一任總理)，談及愛(ài)爾蘭科研的困境，以及這種糟糕的狀況對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響，高瞻遠(yuǎn)矚的沃爾頓直言：“我們這個(gè)國(guó)家沒(méi)有奠定足夠堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)，從而無(wú)法保證繁榮的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn).我們今天正在進(jìn)入一個(gè)新的科學(xué)時(shí)代，如果我們要從中受益，絕不能讓我們的人民成長(zhǎng)為科學(xué)的文盲！”[1]

沃爾頓憑借前瞻性的眼光，看到了教育與科研對(duì)于國(guó)民素質(zhì)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大作用，他身體力行，在他寫(xiě)給政府的一封封書(shū)信的期待與建議下，如今愛(ài)爾蘭的教育、科研與現(xiàn)代工業(yè)在全世界處于領(lǐng)先地位，首都都柏林在2012年被評(píng)為“歐洲科學(xué)之城”，在2021年獲聯(lián)合國(guó)教科文組織頒發(fā)的學(xué)習(xí)型城市獎(jiǎng)，我想這中間定有沃爾頓不可磨滅的功勞.

除上文提到，沃爾頓在學(xué)術(shù)巔峰時(shí)期回到祖國(guó)，全心全意投入到指導(dǎo)本土科研與教育的建設(shè)外，還有一件事可以看出沃爾頓對(duì)愛(ài)爾蘭濃濃的熱愛(ài).1951年，沃爾頓終于迎來(lái)了人生中最重要的獎(jiǎng)項(xiàng)——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).在抵達(dá)瑞典之后，沃爾頓被記者包圍了，他們都想采訪這位英國(guó)獲獎(jiǎng)?wù)?沃爾頓聽(tīng)后立即糾正了全世界媒體的報(bào)道：“我是愛(ài)爾蘭人，不是英國(guó)人.”[1]

3.2 熠熠教師魂

學(xué)生眼中的沃爾頓幽默、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，是一個(gè)用實(shí)際行動(dòng)贏得學(xué)生尊重的老師，并不總把教師權(quán)威掛在嘴邊.有一次，沃爾頓為大一的學(xué)生授課，他正在黑板上寫(xiě)字，一個(gè)調(diào)皮的學(xué)生把一個(gè)鋼球沿著大教室的臺(tái)階滾了下去.沃爾頓并沒(méi)有停下手中的粉筆，而是在心中默數(shù)著聽(tīng)到的彈跳的次數(shù).然后他拿起鋼球，根據(jù)聽(tīng)到的彈跳次數(shù)走了幾步，這時(shí)，那位因影響課堂秩序被老師“提醒”的同學(xué)因?yàn)槟樇t很容易就被認(rèn)了出來(lái)，然后沃爾頓警告他不要再惡作劇了，這一舉措讓班級(jí)里的其他同學(xué)感到興奮，并歡呼起來(lái)[1].二戰(zhàn)期間，沃爾頓平均每周要上17小時(shí)的課[1].

在同事眼中，沃爾頓最讓他們敬佩之處在于，他總能夠用清晰易懂的語(yǔ)言來(lái)闡述最復(fù)雜的概念[1].這一特點(diǎn)在沃爾頓的畫(huà)作中也有所體現(xiàn)，他總可以用最少的線條和文本傳達(dá)最多的信息.甚至沃爾頓在70多歲的時(shí)候還做了示范演講，這些演講簡(jiǎn)單、清晰又完整，可以稱為典范.有一位同事這樣評(píng)價(jià)他：“作為一名物理學(xué)家，他擁有我所見(jiàn)過(guò)的所有偉大物理學(xué)家的特質(zhì)，那就是他對(duì)所有簡(jiǎn)單的事情都能理解得很好.”[1]沃爾頓于1974年退休后一直在物理系指導(dǎo)工作，直到最后生病.

1941年沃爾頓接到了師兄查德威克的電話.查德威克邀請(qǐng)他加入一個(gè)美國(guó)組織，但礙于一些原因無(wú)法闡明組織性質(zhì)，因此沃爾頓拒絕了.不久，查德威克又給沃爾頓寄來(lái)了信件，這封信稍微挑明了組織的性質(zhì)：一個(gè)從事戰(zhàn)爭(zhēng)工作的團(tuán)體，但他不能透露這項(xiàng)戰(zhàn)爭(zhēng)工作的內(nèi)容.

由于戰(zhàn)爭(zhēng)原因，彼時(shí)如果沃爾頓離開(kāi)，學(xué)院就僅剩下兩位講師，因此沃爾頓給查德威克回信，以此為由拒絕了邀請(qǐng).后來(lái)沃爾頓意識(shí)到，這個(gè)神秘的美國(guó)組織就是從事原子彈研究的——曼哈頓計(jì)劃，查德威克則是曼哈頓計(jì)劃英國(guó)使團(tuán)的負(fù)責(zé)人.

能被接連兩次邀請(qǐng)加入這樣一個(gè)精英團(tuán)體，充分說(shuō)明沃爾頓當(dāng)時(shí)在科學(xué)界的地位.雖然外界看來(lái)他與這次機(jī)會(huì)失之交臂很是可惜，但他本人并不這樣認(rèn)為，他反而因“錯(cuò)失良機(jī)”感到高興.首先，沃爾頓是一個(gè)堅(jiān)定的核和平主義者.他支持正義的戰(zhàn)爭(zhēng)，但要將核戰(zhàn)爭(zhēng)的威脅降至最低[1].其次，沃爾頓認(rèn)為，作為一名老師要對(duì)學(xué)生與學(xué)院負(fù)責(zé)，這是他對(duì)祖國(guó)的承諾.

熱愛(ài)并追求和平的沃爾頓成為了愛(ài)爾蘭帕格沃什集團(tuán)(一個(gè)致力于減少核戰(zhàn)爭(zhēng)危險(xiǎn)的國(guó)際組織)的總裁,并始終堅(jiān)持軍備控制原則.1989年，帕格沃什國(guó)際軍備限制會(huì)議在愛(ài)爾蘭的上議院舉行，這次會(huì)議的成功在很大程度上歸功于沃爾頓的積極支持[2].

沃爾頓對(duì)愛(ài)爾蘭教育和科研的杰出貢獻(xiàn)使愛(ài)爾蘭成千上萬(wàn)的學(xué)生懷念他.現(xiàn)在的都柏林三一學(xué)院有一個(gè)以沃爾頓命名的俱樂(lè)部“Trinity Walton Club”.該俱樂(lè)部面向13～16歲中學(xué)生進(jìn)行涉及大學(xué)內(nèi)容的STEM教育，旨在幫助中學(xué)生發(fā)展他們?cè)诳茖W(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這4個(gè)方面的能力.

3.3 徐徐家風(fēng)吹

沃爾頓和妻子弗雷達(dá)結(jié)緣于中學(xué)校園，婚姻生活非常美滿.兩人均出生于牧師家庭，同樣身為人師(弗雷達(dá)是一名優(yōu)秀的幼兒園教師).沃爾頓在劍橋求學(xué)期間，正處于熱戀期的兩人常?；ネ〞?shū)信、分享近況.這些書(shū)信現(xiàn)在成為了給科克羅夫特和沃爾頓做傳的學(xué)者的重要參考資料[2].在發(fā)現(xiàn)原子核嬗變后，沃爾頓第一時(shí)間寫(xiě)信與戀人弗雷達(dá)分享喜悅.時(shí)過(guò)多年，在得知獲得諾貝爾獎(jiǎng)后，沃爾頓也攜早已成為妻子的弗雷達(dá)一同前往瑞典共享這份姍姍來(lái)遲的榮譽(yù)[2].

兩人共孕育了5個(gè)孩子，但第1個(gè)孩子不幸早夭.養(yǎng)育成人的4個(gè)孩子都成為了科學(xué)家，其中3位是物理學(xué)家，7個(gè)孫子輩中也有3個(gè)是物理系的畢業(yè)生[1].盡管沃爾頓一直強(qiáng)調(diào)，他沒(méi)有給孩子們?nèi)魏螇毫Γ浑y透過(guò)孩子們的事業(yè)選擇看出沃爾頓潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的教育與影響.沃爾頓低調(diào)不張揚(yáng)的品質(zhì)深深烙印在孩子們的心里，多年后菲利普·沃爾頓回憶：父親喜歡回憶過(guò)去在劍橋的時(shí)光，但他并沒(méi)有過(guò)多地談?wù)撨@些實(shí)驗(yàn)，也沒(méi)有細(xì)談他是如何分裂原子的[14].他這樣評(píng)價(jià)父親：他是如此內(nèi)斂和謙卑，多年來(lái)，他所做出的貢獻(xiàn)比他登上新聞?lì)^條的次數(shù)多得多[14].在沃爾頓和孩子們眼中，優(yōu)良家風(fēng)和精神氣質(zhì)的傳承比物質(zhì)的遺產(chǎn)更加豐厚.

我國(guó)《顏氏家訓(xùn)》就家庭教育對(duì)子女影響的重要性進(jìn)行過(guò)闡述，認(rèn)為教育主體的言行舉止和思想品格對(duì)于受教育者來(lái)說(shuō)，是一面鏡子，更是一本活教材[16].在孩子們對(duì)沃爾頓的回憶中我們不難讀到，學(xué)術(shù)的高潮并未在沃爾頓的心中掀起波瀾，反倒是那段勤勉篤學(xué)的劍橋時(shí)光擁抱了他的回憶.這種低調(diào)謙遜的高尚品格潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地浸潤(rùn)著孩子們的心靈.退休后的沃爾頓也一直在三一學(xué)院物理系工作，他或與年輕的同事們一起探討問(wèn)題，或獨(dú)自安靜地坐在角落里輕聲吹著贊美詩(shī)，誰(shuí)也不會(huì)想到這位親切祥和、閃爍著睿智光芒的老者，正是物理學(xué)史上最偉大的人物之一.早年的抱負(fù)到達(dá)巔峰后，退休后的沃爾頓過(guò)著幸福且滿足的生活，我認(rèn)為正是這種淡泊名利、低調(diào)謙遜的品格才使沃爾頓的一生被幸福的畫(huà)筆勾勒得簡(jiǎn)單、清晰又平整.

4 魂歸故里，不帶走一片云彩

妻子去世后，沃爾頓便回到了貝爾法斯特——這個(gè)啟蒙他科學(xué)興趣的地方.他生命的最后幾個(gè)月是在一家療養(yǎng)院度過(guò)的.沃爾頓90歲生日那天，他和他的家人把諾貝爾獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)狀贈(zèng)送給了三一學(xué)院，以紀(jì)念他對(duì)三一學(xué)院的畢生奉獻(xiàn)[17].

1995年6月25日沃爾頓逝世，享年92歲.他的葬禮在利森公園的衛(wèi)理公會(huì)舉行，和妻子一起被埋葬在迪恩的田莊墓地.一塊小而簡(jiǎn)的墓石是墳?zāi)沟臉?biāo)志.

雖然沃爾頓為人低調(diào)、不自顯其功，但他的祖國(guó)、家鄉(xiāng)、學(xué)校與千千萬(wàn)受過(guò)他惠澤的愛(ài)爾蘭人民卻牢記著他畢生的卓越貢獻(xiàn).沃爾頓誕辰100周年之際，愛(ài)爾蘭發(fā)行了一枚紀(jì)念郵票，他的母校都柏林三一學(xué)院也相繼出版了3本記錄他科研與生活的書(shū)籍，其中《Ernest Thomas Sinton Walton (1903—1995): the Irish Scientist》的全部收益將用于資助三一學(xué)院的學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金[1].2004年年末，沃爾頓出生地鄧加萬(wàn)揭幕了一塊牌匾，上面集中記錄著沃爾頓一生中最杰出的學(xué)術(shù)成就.此外，在都柏林被評(píng)為歐洲科學(xué)之城的那一年，三一學(xué)院為沃爾頓建造了一個(gè)拋光雕塑，用以紀(jì)念他為學(xué)校和整個(gè)國(guó)家做出的巨大貢獻(xiàn)[1].

5 結(jié)語(yǔ)

如果僅從學(xué)術(shù)成就數(shù)量角度評(píng)價(jià)沃爾頓，他除1932年的科研成就外，沒(méi)有更多載入史冊(cè)的學(xué)術(shù)建樹(shù)，這一點(diǎn)遠(yuǎn)不及他的師兄弟們.但他親手制造的高壓加速器不僅人工分裂了原子核，還驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)物理史上里程碑般的突破，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)通過(guò)粒子加速器來(lái)研究核物理的新紀(jì)元！時(shí)隔90年后的今天，我們?nèi)栽诶眠@臺(tái)加速器來(lái)服務(wù)當(dāng)下的實(shí)驗(yàn)需要，這一標(biāo)志性的、超高質(zhì)量的、經(jīng)受住實(shí)踐與時(shí)間考驗(yàn)的學(xué)術(shù)成就，足以為沃爾頓在20世紀(jì)璀璨的物理學(xué)星河中劃出一席之地.但如果僅從學(xué)術(shù)方面評(píng)價(jià)一位科學(xué)家，顯然是片面且狹隘的.沃爾頓的一生，低調(diào)又平緩，豐滿且幸福.他追求卓越，但不僅僅停留在實(shí)現(xiàn)自我的卓越，他懂得知足，但對(duì)科學(xué)教育的傳授卻無(wú)窮無(wú)盡.在卡文迪許鉆研篤學(xué)的沃爾頓是聰穎勤勉的實(shí)驗(yàn)家，窮盡余生來(lái)教化興邦的沃爾頓則是當(dāng)之無(wú)愧的大先生！沃爾頓是值得我們懷念的，他的人生故事也給予了我們很多深遠(yuǎn)綿長(zhǎng)的智慧啟迪.