iNature：卡文迪许实验室是剑桥大学物理系部门，也是物理科学学院的一部分。卡文迪许实验室于1871年由电磁学之父麦克斯韦创建， 实验室于1874年在 New Museums 现场开放，作为实验物理实验室。 1974年，实验室搬到了剑桥的西部。截至2011年，29名卡文迪许研究人员获得诺贝尔奖。

简介

卡文迪什实验室自1874年开放以来，在卡文迪许实验室第一位物理教授詹姆斯·克莱克·麦克斯韦尔（James Clerk Maxwell）的指导下，使其在物理学发现及创新方面意义非凡。直到那时，物理学意味着理论物理学，被认为是数学家的行当。艾萨克·牛顿，托马斯·杨和乔治·加百列斯托克斯的杰出实验贡献都在他们的大学里进行。 1851年工业革命的成功和工业社会对科学家和工程师的实践培训强烈需要， 这就为建立专门的物理实验室创造了条件。剑桥大学时任校长威廉·卡文迪许(第7代德文郡公爵)是亨利·卡文迪许的亲属，私人捐助了6300英镑以帮助实验室的筹建。麦克斯韦而后获聘为剑桥大学第一任卡文迪许物理教授(即实验室主任)。由于麦克斯韦的崇高地位和卡文迪许实验室的光辉历史，卡文迪许物理教授已成为如卢卡斯数学教授般备受尊敬且代代相传的荣誉头衔，至今已传至第九代。实验室的研究领域包括天体物理学、粒子物理学、固体物理学、生物物理学。卡文迪许实验室是近代科学史上第一个社会化和专业化的科学实验室，催生了大量足以影响人类进步的重要科学成果，包括发现电子、中子、发现原子核的结构、发现DNA的双螺旋结构等，为人类的科学发展作出了举足轻重的贡献。

历史发展

创建人:麦克斯韦

负责创建卡文迪许实验室的是著名物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。他还担任了第一届卡文迪许物理学教授，实际上就是实验室主任或物理系主任，直至1879年因病去世(年仅四十八岁)。在他的主持下，卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究，按照麦克斯韦的主张，在系统地讲授物理学的同时，还辅以表演实验。表演实验则要求结构简单，学生易于掌握。他说:"这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖，而不敢拆成零件。"从那个时候起，使用自制仪器就形成了卡文迪许实验室的传统。实验室附有工厂，可以制作很精密的仪器，麦克斯韦很重视科学方法的训练，特别是科学史的研究。例如:他用了几年的时间整理一百年前H.卡文迪许有关电学实验的论著，并带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有人不理解他的想法，但是后来证明麦克斯韦是有远见的。同时，卡文迪许实验室还进行了多项研究，例如:地磁、电磁波速度、电气常数的精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等等，这些工作起了为后人开辟道路的作用。

麦克斯韦

实验室附有工厂，可以制作很精密的仪器，麦克斯韦很重视科学方法的训练，特别是科学史的研究。例如:他用了几年的时间整理一百年前H.卡文迪许有关电学实验的论著，并带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有人不理解他的想法，但是后来证明麦克斯韦是有远见的。同时，卡文迪许实验室还进行了多项研究，例如:地磁、电磁波速度、电气常数的精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等等，这些工作起了为后人开辟道路的作用。

麦克斯韦的继任者是斯特技特即瑞利第三。他在声学和电学方面很有造诣。在他主持下，卡文迪许实验室系统地开设了学生实验。1884年，瑞利因被选为皇家学院教授而辞职，由二十八岁的J.J.汤姆逊继任。

第三任:J.J.汤姆逊

J.J.汤姆逊(即约瑟夫·约翰·汤姆逊)对卡文迪许实验室有卓越贡献，在他的建议下，从1895年开始，卡文迪许实验室实行吸收外校(包括国外)毕业生当研究生的制度，一批批的优秀青年陆续来到这里，在J.J汤姆逊的指导下进行学习与研究。在他任职的三十五年间，卡文迪许实验室的工作人员开展了如下工作:进行了气体导电的研究，从而导致了电子的发现;进行了正射线的研究，发明了质谱仪，从而导致了同位素的研究;对基本电荷进行测量，不断改进方法，为以后的油淌实验奠定了基础;膨胀云室的发明，为基本粒子的研究提供了有力武器;电磁波和热电子的研究导致了真空二极管和三极管的发明，促进了无线电电子学的发展和应用。其他如X射线，放射性以及α、β射线的研究都处于世界领先地位。

卡文迪许实验室在J.J.汤姆逊的领导下，建立了一整套研究生培养制度和良好的学风。他培养的研究生当中，著名的有卢瑟福、朗之万、汤森德、麦克勒伦、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、H.A.威尔逊、里查森、巴克拉等等，这些人都有重大建树，其中有多人得诺贝尔奖，有的后来调到其他大学主持物理系工作，成为科学研究的中坚力量。

第四任:卢瑟福

1919年，J.J.汤姆逊让位于他的学生欧内斯特·卢瑟福。卢瑟福是一位成绩卓著的实验物理学家，是原子核物理学的开创者。卢瑟福更重视对青年人的培养。在他的带领下，查德威克发现了中子，考克拉夫特和瓦尔顿发明静电加速器，布拉凯特观察到核反应，奥利法特发现氰，卡皮查在高电压技术和低温研究取得硕果，另外还有电离层的研究，空气动力学和磁学的研究等等。

卢瑟福

后继者及现状

1937年，卢瑟福去世后，由W.L.布拉格继任第五届教授，以后是莫特和皮帕德。七十年代以后，古老的卡文迪许实验室大大地扩建了，研究的领域包括天体物理学，粒子物理学，固体物理以及生物物理等等。卡文迪许实验室至今仍不失为世界著名实验室之一。

应该指出，卡文迪许实验室之所以能在近代物理学的发展中做出这么多的贡献，有它特定的时代背景和社会条件，但是它创造的经验还是很值得人们吸取和借鉴的。

核物理学

在第二次世界大战中，实验室对原子弹进行研究。 研究人员包括Nicholas Kemmer，Alan Nunn May，Anthony French，Samuel Curran和法国科学家，包括Lew Kowarski和Hans von Halban。在1943年， 几个转移到加拿大蒙特利尔实验室，还有一些后来到了Chalk River实验室。

生物学

卡文迪什实验室对生物学有重要影响，主要是通过应用X射线晶体学研究生物分子的结构。弗朗西斯·克里克已经在由马克斯·佩鲁茨（Max Perutz）领导的医学研究理事会单位工作，当时詹姆斯·沃森来自美国，并在发现DNA结构方面取得了突破。在卡文迪什实验室工作期间，他们与伦敦国王学院的Maurice Wilkins一起，于1962年共同获得诺贝尔生理学或医学奖，他自己毕业于剑桥圣约翰学院。

发现于1953年2月28日1953年4月25日，第一张沃森/克里克纸张出现在Nature杂志上。沃森和克里克工作的卡文迪什实验室主任劳伦斯·布拉格爵士于1953年5月14日星期四在伦敦医学院进行了一次演讲， Ritchie Calder在伦敦“新闻纪事报”上发表的文章，于1953年5月15日星期五题为“为什么你是你，更接近生命的秘密”。这个消息第二天传到了“纽约时报”的读者手上; Victor K. McElheny在研究他的传记，沃森和DNA：进行科学革命时，发现了一篇从伦敦撰写的六段“纽约时报”文章，日期为1953年5月16日，标题为“生命单位”细胞扫描“。这篇文章是在早期版本中运行的 （纽约时报随后在1953年6月12日发表了更长的文章报道）。剑桥大学本科生报刊“大众报”也在1953年5月30日星期六发表了自己的短篇文章进行报道。布拉格在1953年4月8日在比利时举行的索尔维蛋白质大会上发表的最初公告，未经英国媒体报道。

Sydney Brenner, Jack Dunitz, Dorothy Hodgkin, Leslie Orgel, 及 Beryl M. Oughton是1953年4月份首次看到由克里克和沃森建造的DNA结构模型的人;当时他们在牛津大学化学系工作。所有人都对新的DNA模型印象深刻，特别是Brenner，后来与Crick在剑桥的Cavendish实验室和新的分子生物学实验室合作。据后来的Rimmer博士Beryl Oughton博士说，他们都是乘坐两辆车一起旅行。Orgel后来还与克里克在Salk生物研究所合作。

诺奖得主

卡文迪许实验室作为剑桥大学物理科学院的一个系，从1904年至1989年的85年间一共产生了29位诺贝尔奖得主，占剑桥大学诺奖总数的三分之一。若将其视为一所大学，则其获奖人数可列全球第20位，与斯坦福大学并列。其科研效率之惊人，成果之丰硕，举世无双。在鼎盛时期甚至获誉"全世界二分之一的物理学发现都来自卡文迪许实验室。"

获奖者及主要成就:

约翰·斯特拉斯，第三代瑞利男爵(物理, 1904)研究气体密度，并从中发现氩；

约瑟夫·汤姆孙(物理, 1906)发现电子;认识到电子是亚原子粒子;(其子后来亦获物理学奖)；

欧内斯特·卢瑟福(化学, 1908)发现了放射性的半衰期，并将放射性物质命名为α射线和β射线；

威廉·劳伦斯·布拉格(物理, 1915)开展用X射线分析晶体结构的研究(25岁获奖，为最年轻得主)；

查尔斯·格洛弗·巴克拉(物理, 1917)发现X射线的散射现象；

弗朗西斯·阿斯顿(化学, 1922)借助质谱仪发现了大量非放射性元素的同位素，并阐明了整数法则；

查尔斯·威耳逊(物理, 1927)发明云室，用以观察α粒子与电子的轨迹；

阿瑟·康普顿(物理, 1927)发现康普顿效应；

欧文·理查森(物理, 1928)发现理查森定律；

詹姆斯·查德威克(物理, 1935)发现中子；

乔治·汤姆孙(物理, 1937)发现电子具有波的性质(约瑟夫·汤姆孙之子)；

爱德华·阿普尔顿(物理, 1947)发现高度约为150英里(241千米)的电离层，即阿普尔顿层；

帕特里克·布莱克特(物理, 1948)使用反控制云室观察宇宙射线；

约翰·考克饶夫(物理, 1951)使用粒子加速器研究原子核；

欧内斯特·沃吞(物理, 1951)历史上第一位人为分裂原子核的人，证明了原子结构理论；

弗朗西斯·克里克(生理学或医学, 1962)与沃森共同发现了脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构；

詹姆斯·杜威·沃森(生理学或医学, 1962)与克里克共同发现了脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构；

马克斯·佩鲁茨(化学, 1962)与肯德鲁共同确定了血红素和球蛋白的分子结构；

约翰·肯德鲁(化学, 1962)与佩鲁茨共同确定了血红素和球蛋白的分子结构；

多萝西·克劳福特·霍奇金(化学, 1964)确定了青霉素和维生素B12的结构；

布赖恩·约瑟夫森(物理, 1973)预言并发现约瑟夫森结效应；

马丁·赖尔(物理, 1974)首位获得诺贝尔奖的天文学家；

安东尼·休伊什(物理, 1974)发现脉冲星；

内维尔·莫特(物理, 1977)同安德森发展出磁性和无序体系电子结构的基础性理论；

菲利普·安德森(物理, 1977)同莫特发展出磁性和无序体系电子结构的基础性理论；

彼得·卡皮查(物理, 1978)发现超流体；

阿兰·麦克莱德·科马克(生理学或医学, 1979)成功进行X射线成像分析；

亚伦·克拉格(化学, 1982)使用晶体电子显微镜研究病毒及类似物质的结构；

诺曼·拉姆齐(物理, 1989)研发超精密铯原子钟和氢微波激射器。

信息来源：

https://en.wikipedia.org/wiki/Cavendish_Laboratory

https://www.phy.cam.ac.uk/

http://www.cis.org.uk/

https://baike.so.com/doc/6676543-6890410.html

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