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地区，因而，卢瑟福就表明了无线电波不仅适用于农村广阔的空间，也适用
于大城市的繁华地区。
卢瑟福所使用的仪器都是他自己动手制成的。由此不难看出他作为一个
实验家的惊人技巧和耐力。
卢瑟福的发射机是由两个大金属片组成的，中间为金属棒，两端是相距
约半英寸的磨光铜钮。两个铜钮之间可使电火花通过。接收机设在大约半英
里以外的地方，由两个各长2英尺的金属棒制成。连接它们的是缠成线圈的
优质金属丝，中间放置着一束极细 （直径为1毫米的7％）的磁化钢针。线
圈上附有一面与小磁体相连接的镜子。当信号到达时，电火花在铜钮之间通
过，钢针就暂时失去磁性，磁体也随之脱落，因此就使镜子发生偏转。卢瑟
福还成功地证明了这些信号也能通过砖、灰泥以及人体。这是应用科学中的
光辉成就。卢瑟福后来曾不无自豪感地指出，在马可尼着手进行无线电报的
实验之前（这些实验以后曾导致无线电和电视的发展），他就已经进行了在
半英里之外来检测从天线发出的信号的实验了。
不久，卢瑟福的研究兴趣从赫兹波的实验转向某些新的领域。很久以来，
汤姆生就进行着通过稀薄气体放电的试验。当大部分气体已被抽出真空管
时，负电极（阴极）就发生奇怪的放电现象。这种放电起因于已知的阴极射
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线，即带负电的粒子，也就是现在所称的电子。汤姆生认为，既然磁场能使
这些射线发生偏转，它们就决不是一般含义所指的“射线”。他很快证明，
电子的重量大约是氢原子重量的1/1800。
汤姆生在稀薄气体中输送电荷时，由于仪器变得很热而使电火花经常出
现，无法看清产生了什么，也无法得到前后一致的结果。X射线的出现彻底
改变了上述困难，它们使气体具有更强的导电性，从而使电荷在较低的电压
下通过气体成为可能。汤姆生建议卢瑟福从事 X射线及其对气体效应的研
究。
卢瑟福立即投入了对X射线的研究。1896年秋天，在不列颠学会（人们
有时称它为“不列颠科学的议会”）上，汤姆生介绍了他与卢瑟福的研究成
果。他叙述了经过X射线照射后的气体中，电传导的研究工作。他们曾经发
现，这种气体在X射线消失之后，仍然保持一段时间的导电性。
卢瑟福试图鉴定铀所放射的射线，并要弄清，它们在某些情况下，是否
可能与从其他来源获得的射线有关。通过反复地试验他发现，铀放射出来的
射线是多种多样的，它们各以不同的方式受到磁力的作用，因此，有些明显
地带正电荷，有些带负电荷，有些则根本不带电荷。他用希腊文的头3个字
母分别给这几种射线取名，他把带正电荷的叫做α射线，把带负电荷的称为
β射线，不带电荷的叫作γ射线。不久，实验证明，所谓γ射线，其实就是
X射线，因为它在活化即电离气体时，具有与从其他来源获得的X射线相同
的效果。
卢瑟福的研究工作受到了汤姆生的热烈赞许，不久，也使整个科学界为
之轰动。
1898年，卢瑟福开始研究一项与X射线有关的问题。他发现锌板经过紫
外线的照射后，会放射出某些带电粒子 （离子）。通过多次实验，他证明锌
所放射的离子全部带有负电荷，而这些离子正好与X射线穿过空气时所放射
的离子具有相同的活动方式。他还推算出离子在两片之间移动的精确速率。
卢瑟福的卓越成果使他跃居科学研究的前列。
卡文迪许实验室聚集了一批声名卓著的科学研究人员。他们常常在一起
热烈地争论现代物理学上的许多问题，有时在室主任房间举办茶会，各抒己
见。卢瑟福给人的印象是：体魄健壮，精力充沛，谦虚而友善。他经常不分
昼夜地工作着，决不满足于一知半解。
卢瑟福早期在剑桥度过的最后一些日子，主要用于鉴别铀所放射的各种
不同的射线。α射线、β射线和γ射线究竟是什么，一时尚未彻底弄清楚。
γ射线很容易被认为是X射线的另一种形式，但其余两种，虽然起初也称作
射线，但不久却发现它们是由粒子构成的，因此，α粒子和β粒子就成为他
以后一段时期内主要的研究对象了。
正在此时，加拿大蒙特利尔的麦克吉尔大学到英国物色一名物理学教
授。实验室很多研究人员跃跃欲试。尽管汤姆生先生舍不得放走卢瑟福这位
才华横溢的年青助手，但他也不愿从中作梗。他热情地给麦克吉尔大学校长
写推荐书：“在独创性的科学研究中，我从未见过有比卢瑟福先生更加热情
和干炼有为的学生……我认为，不论哪个大学，若能请到卢瑟福先生去担任
物理学教授，将是十分幸运的。”
麦克吉尔大学接受了卢瑟福担任物理系教授。1898年9月，卢瑟福登上
轮船横渡大西洋。他深信自己能胜任未来的研究工作，并希望能够指导助手
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和研究生的科学研究。他要继续进行他在剑桥业已开始的种种探索。
三、29岁的年青教授
当时的麦克吉尔大学还处于初创阶段，这个学校的物理实验室是在一位
大富豪麦克唐纳的资助下建立起来的。卢瑟福来到这里担负实验室的领导工
作时，才不过29岁。但他在物理实验工作中所取得的声望，却远远超过了年
龄比他大一倍的大多数工作人员。
开始时，卢瑟福的讲课效果并不理想。他过高地估计了学生的水平，学
生们抱怨他“讲解过深”。但是他平易近人，经常从百忙中挤出时间同学生
交谈，解答他们的疑难问题，或向他们解释听课时没有理解的某些观点。他
本人不知疲倦的工作态度，也使学生们受到鼓舞。在8年内，以他的名义发
表在学术性科学杂志上的论文就达50篇之多！他立即赢得了学生们的赞赏和
尊敬。
在卢瑟福到来之前，麦克斯博士曾感叹地认为，现阶段的物理学差不多
已经到头了，所有留待以后去做的工作只不过是填补某些冷门知识，以便完
成这幅业已勾画出总轮廓的画图。卢瑟福来到麦克吉尔大学后仅仅几个月，
就使麦克斯改变了看法。原因是卢瑟福对铀的研究工作很快地表明了某些正
在发生的变化。
来到蒙特利尔后，卢瑟福继续投入到对α粒子和β粒子的研究之中了。
卢瑟福向青年工程师欧文斯建议，用金属钍重复试验一下即将完成的铀
的实验。实验结果出乎意料，钍出现了某些没有出现过的情况。他们确信其
中一定有某种奇妙的新物质。他们两人整天在一起研究、观察，争论各种疑
难问题。卢瑟福将这种来自钍，但与α和β粒子截然不同的新物质称为“钍
射气”。
卢瑟福对钍的兴趣与日俱增，他很快发现在钍的周围存在着另一种奇异
的东西，具有“感生”放射性。他受到居里夫妇和其他科学家关于镭及其射
气的著作的启发，亲自用镭重做了某些研究，他发现镭射气在几分钟之内就
失去了放射性，而钍射气却能连续保持好几周的放射性。他们不久就证明，
镭射气是一种放射性气体，而钍射气是一种和氦相当相象的气体。
结婚的念头不时涌上他的心头，然而经济上的窘迫又使他苦恼，他不得
不兼任一部分校外工作，借此得到一点额外收入。直到1900年夏天，他才回
到新西兰同玛丽结了婚。第二年，他们有了独生女儿——爱琳·玛丽。
同年秋天，牛津人弗雷德里克·索迪来到蒙特利尔实验室，成为卢瑟福
的助手。索迪是个化学家，当时只有27岁。他和卢瑟福成功地从钍中分离出
一种新物质——钍…X。这就是卢瑟福研究多年的钍放射性的主要来源。他们
发现，这种钍…X的放射性逐渐地减弱，以致最后消失，无论加进何种化学物
质，这种衰变丝毫不受影响，而改变物理条件，如提高或降低温度时，似乎
也不能影响衰变的速度。随后，他们又发现铀也发生了类似的一系列变化。
铀只能放出α粒子，而铀…X只能放出β粒子。
由此他们认识到，原子并不是像具体的小型弹子球一类的东西，而是可
以分割成更小的东西。他们确凿无疑地证明，铀原子、镭或钍确实是可以分
裂的——在分裂过程中，它们产生了α粒子和β粒子。
1899年，卢瑟福发现了镭的两种辐射。其中之一，不能贯穿比1/50毫
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米更厚的铝片，但能产生显著的电效应；而另一种辐射却能贯穿约半毫米厚
的铝片，然后强度减少一半，并且能穿过包装纸使照相底片感光。卢瑟福把
前者命名为α射线，把后者命名为β射线。
1903年，卢瑟福获得了最高的国家荣誉——被选为英国皇家学会的会
员。第二年，他以自己创立的放射理论写成的《放射学》一书出版了。此书
立即成为这一学科的经典著作。后经多次修订再版。1906年的修订本出版，
英国皇家学会主席、物理学家雷利爵士评述此书时说：“他的惊人的活动能
力已经激起了社会上的普遍赞扬，在他鼓励下的学生，几年来，差不多每个
月都给这门科学做出重要的贡献。”
卢瑟福在蒙特利尔度过了整整9个年头的科学生涯后，于1907年接受了