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2013-03-01布拉格定律百週年紀念會紀行 519 期

Author 作者 許火順/任職國家同步輻射研究中心

百年前提出的布拉格定律,為近代結晶學奠下不朽基礎。當年老布拉格以50 歲高齡開始X 光研究,促成小布拉格於25 歲成為諾貝爾獎最年輕的得主。父子倆傳奇的一生為科學界設立兩個極端典範。

序曲

2012 年12 月6 日為紀念布拉格定律(Bragg’s Law)100 週年,亞洲結晶學會特別在南澳舉辦一個隆重的紀念大會,因此我來到阿德萊德大學。羅倫斯. 布拉格(Lawrence Bragg)出生在阿德萊德,並在此度過他的童年與求學階段,一直到讀完大學才遠赴英國。他的父親亨利. 布拉格(Henry Bragg)在此大學任教,並且帶領小布拉格進入X 光研究領域。大學畢業後小布拉格轉往英國劍橋攻讀博士,他的指導教授便是發現電子的約瑟夫.湯姆森教授(J. J. Thomson)。不過,這期間他還
繼續跟他父親討論X 光研究課題。1912 年勞厄(von Laue)發現晶體的X 光繞射現象,老布拉格立即建議他針對此現象展開研究,很快的小布拉格便推導出有名的布拉格定律,這年小布拉格才22 歲,1915 年便以25歲年紀成為史上最年輕的諾貝爾獎得主。

圖一:布拉格父子對於X 光繞射研究的貢獻,讓他們於1915 年同獲諾貝爾獎的殊榮。(左)亨利.布拉格;(右)羅倫斯.布拉格。(圖片來源:維基百科)

 

布拉格與近代結晶學

紀念大會由現任世界結晶學會(IUCr)會長,印度籍的戴希拉朱魯(Gautam Desirajuru)教授揭幕,一開始他抱怨大會只給他十分鐘的時間,卻要求他說清楚布拉格的偉大貢獻,以及此貢獻如何奠定結晶學的基礎,他覺得至少需要兩天才能講明白。戴希拉朱魯教授說他是一位有機化學家,也可能是史上唯一從事有機化學研究卻當上世界結晶學會會長。起初有機化學家並不清楚苯環的結構,好不容易有人看到蛇頭尾相咬,而猜是環狀,但是認為這六個碳應該是一會兒翹上,一會兒翹下,動個不停,就像是魟魚扇動兩邊的肉鰭。說著說著這位皮膚黝黑的老先生張開兩臂,模仿小飛俠揮動他的雙
手,引得全場大笑。當結晶學家解出平面的苯環結構,大家就無言了,苯環就是平的,碳原子沒
有翹上翹下動個不停。接著,萘和蒽等結構也都解出來,有機化學家才認識到有這麼一族平面分子。1928 年,德國化學家溫道斯和威藍德(Windaus & Wieland)因研究膽固醇和與其關係密切的膽酸結構而獲得了諾貝爾獎。結晶學家隨後解出膽固醇的晶體結構,發現這兩位諾貝爾獎得主把膽固醇的結構弄錯了,可是獎已經發出去,也不能追回,留下千古憾事。此後,結晶學不只一次改變有機化學家的想法,也深深影響有機化學的發展。布拉格也全力推動蛋白質晶體學的研究,在布拉格主持卡文
迪西研究所時,多所突破。最有名的DNA 結構便在此研究所解出,其他如血紅素、胰島素、膜蛋白質等等晶體結構也一一解出,不只刺激生物與醫學的發展,也改善人類的生活。迄今,諾貝爾獎頒給結晶學領域已經超過二十餘次。在戴希拉朱魯教授風趣幽默的談吐下,全場毫無冷場,笑聲一波接一波,不到一刻鐘大家便衷心讚嘆布拉格的偉大貢獻,真正奠定現代結晶學最重要的礎石,也深深影響現代物理、化學、材料與生物的發展。

父與女

緊接著,布拉格最小的女兒帕提絲. 湯姆森女士(Mrs. Patience Thomson) 上場。帕提絲是一位文學家,以七十七歲高齡娓娓訴說他父親一生的行誼,沒有激情的演出,也沒有大聲疾呼的訴求,有的只是淡淡的談論。一個小女兒依偎在父親的懷裡,從小到大的點點滴滴,親切又自然,讓人深刻感受到布拉格對於女兒的愛與家教,一個平凡又偉大的家族。帕提絲說她父親喜歡說故事也很會說故事,常拉著她的手一整晚講個不停。他們的房子有個花園,父親很喜歡園藝,花園裡開滿五顏六色的各種花,父親喜歡摘回各種顏色的花,擺滿書桌。父親也喜歡動手修東西,不論是桌椅板凳還是玩具,他常說如果哪天他不研究X光了,他要去當一個玩具製造家。父親小時候喜歡爬到阿德萊德的小山上,眺望港口的貨船進進出出,工人們奮力的推著貨車爬過小山坡,一台接一台。

帕提絲長大後嫁給了大衛.湯姆森,大衛的祖父便是大名鼎鼎發現電子的約瑟夫.湯姆森教授,1906 年獲頒諾貝爾獎;大衛的父親喬治.湯姆森(G. P.Thomson)也因證明電子具有波動性質,於1937 年獲頒諾貝爾獎,整個家族有許多位諾貝爾獎得主。當帕提絲淡定的訴說她身邊週遭人士一些小事,個個都是大有來頭,每件事都是軼聞。帕提絲對他父親很感激,父親從不限制她做什麼,只是指點她方向,教導她飛,然後就放手讓她自由飛翔。最後結語時,帕提絲的眼睛望著遠方,教堂窗外藍藍的天際,大聲說出:感謝您,父親。全場起立,用力鼓掌久久不息。……【更多內容請閱讀科學月刊第519期】