本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点。
今天是欧内斯特·卢瑟福的生日。与迈克尔·法拉第一起，卢瑟福是现代史上最伟大的实验家，也是二十世纪在实验方面可以与爱因斯坦相提并论的人物。卢瑟福之所以如此突出，是因为他打破了人们对天才的传统概念。他是一个说话粗鲁、直言不讳、声音洪亮的人，出身于普通的农耕家庭。他对哲学没什么耐心，对高深的理论更没什么兴趣；他曾经说过，“理论家们玩弄他们的符号，而我们却在发现关于宇宙的真理”。然而，他却有着发现理论人才的眼光，并培养了像尼尔斯·玻尔这样根深蒂固的理论家和哲学家。当被问及为什么他如此喜爱玻尔，尽管他普遍鄙视理论家时，他曾俏皮地说：“玻尔不一样。他是一个足球运动员”。感激不尽的玻尔一生都对卢瑟福无比敬重，甚至将自己的一个儿子以这位大师的名字命名。不仅是玻尔，许多其他人也受益于卢瑟福的指导；他培养的学生和同事中至少有12人获得了诺贝尔奖，这一记录恐怕无人能及。
尽管这些品质极具代表性，但在我看来，卢瑟福之所以成为独特的历史人物，是因为在这个大科学和日益复杂的时代，他仍然是无可争议的简单实验大师。在整个职业生涯中，卢瑟福仅使用花费最多几百美元的设备就取得了改变游戏规则的发现。二十世纪初是“细绳和封蜡”物理学的时代，而卢瑟福比任何人都更好地驾驭了这种媒介（费米也与之接近）。无论是用阿尔法粒子轰击原子核、研究原子衰变还是发现放射性嬗变，卢瑟福的主要目标都是以最简单、最直接的方式阐明深刻的物理原理。
这并不是说他鄙视花哨昂贵的设备；他的学生欧内斯特·沃尔顿、约翰·考克罗夫特和彼得·卡皮察确实建造了大型机器，将粒子加速到高速并产生强磁场。但在他自己的工作中，卢瑟福体现了极简主义的理想。一个例子是他与学生欧内斯特·马斯登合作的关于放射性嬗变的精彩发现。马斯登观察到，当他用阿尔法粒子轰击密封盒子中带有闪烁屏的氢原子时，他可以预测地观察到氢原子撞击闪烁屏并引起闪光。当他意识到即使盒子里的氢被抽空，他也能观察到闪烁时，事情变得更加有趣。这时卢瑟福接手了。他意识到目标基本上是排除；如果他可以系统地排除可能与阿尔法粒子反应并产生闪烁的嫌疑对象，他就可以确定罪魁祸首。正是出于这个目的，他向盒子中泵入了纯氧、二氧化碳和干燥空气。只有在最后一种情况下，闪烁的数量才增加了一倍，这表明空气中存在某种物质正在产生氢。在排除了所有污染源后，卢瑟福意识到了实验的革命性解释；阿尔法粒子与空气中的氮相互作用，产生了氧气并释放出氢原子。卢瑟福一举实现了炼金术士的梦想，即使并非所有细节都一致；他确实将一种元素变成了另一种元素。在科学史上，很少有其他实验能如此展现人类的惊人智慧和对自然的掌控。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
卢瑟福的学生在利用简单的方法做出关于宇宙的深刻发现时，都站在了他的肩膀上。其他研究人员也纷纷效仿。戴维森-革末实验、核裂变的发现以及庞德-雷布卡实验只是简单的小型科学取得胜利的三个例子。或许所有卢瑟福的门徒中最著名的是詹姆斯·查德威克，他在 1932 年发现了中子。约里奥-居里夫妇和来自德国的其他物理学家观察到，当铍受到阿尔法粒子轰击时，会产生一种穿透性辐射。所有人都认为这种辐射是伽马粒子。为了证明并非如此，查德威克采用了一种巧妙而简单的方法，他在神秘辐射源的不同距离处插入屏障，以确定其范围和方向。然后，在了解入射粒子和出射粒子的能量并使用经典物理学后，他确定发射出的粒子必须是中性的，并且必须具有与质子相等的质量。中子的发现是科学史上的一个分水岭；因为它直接导致了核裂变和原子弹，从某种意义上说，它将历史分成了两个截然不同的时期。
到卢瑟福于 1937 年去世时，简单科学的时代已经逐渐衰落。那时，另一位欧内斯特——欧内斯特·劳伦斯——正在建造越来越大、能量越来越高的回旋加速器，这一发展导致了二战后更大、更昂贵的粒子加速器，并最终导致去年在大型强子对撞机上发现了希格斯玻色子。大科学已经以响亮的方式到来，不仅在物理学领域，在分子生物学和天文学等其他领域也是如此。人们不禁想知道，如果让卢瑟福和他的同辈看到这些由数千名科学家组成的团队、令人眼花缭乱的仪器和数十亿美元的支出，他们会怎么想。你也不得不思考，那个曾经说过“如果你需要统计学才能做科学，那么它就不是科学”的人，对于像希格斯粒子这样的粒子，其存在依赖于五西格玛和六西格玛的统计显著性测试，而不是直接观察，会有什么看法。他当然必须承认，你不能仅用一个双人团队和在实验室的机器棚里制造的设备来发现关于自然界的一切，但他也会不赞成资金机构和个别科学家优先考虑从小型科学向大型科学的普遍转变。
幸运的是，简约的时代并没有消亡。2010 年的诺贝尔物理学奖颁发给了使用透明胶带发现石墨烯的物理学家。神经科学等其他学科的发现也在使用简单的技术进行设计；V. S. 拉马钱德兰在确定重要神经通路方面的工作在这方面尤其值得关注。与这种简单的科学并行的是“业余科学”，这是卢瑟福会赞成的另一项事业。业余天文学家发现了系外行星，业余工程师制造了计算机，业余DIY生物学家正在他们的车库里进行基因工程。这些业余爱好者，以他们自己的方式，使用从 eBay 上购买的简单、廉价的设备，并突破车库和家庭实验室中可能实现的界限，正在延续卢瑟福的遗产。这位用细绳和封蜡就能彻底改变我们对宇宙的理解的人，会自豪和充满希望地看着这一切。