《细胞生物学》卡文迪什实验室.ppt

卡文迪什实验室,一、物理实验室的典范卡文迪什实验室 卡文迪什实验室是英国剑桥大学的系级物理实验室，由于它从1871年创立至今的130多年中成就卓著并培养了大量的科学人才，以及在传统和学风上的卓著名声，而在科学界中享有盛誉,被称为“诺贝尔奖的摇篮” 。,卡文迪什实验室创建于1871年，1874年建成，是当时剑桥大学校长卡文迪什私人捐款兴建的。这个实验室当时的负责人和实验物理教授麦克斯韦 就将实验室命名为“卡文迪什物理实验室”。当时用捐款建了一座实验楼，并配备了一批仪器设备。,二 、 卡文迪什实验室名称的由来,卡文迪尔,三、H.卡文迪什简介,亨利卡文迪什 （H. Cavendish，17311810）是18世纪英国杰出的物理学家和化学家，他的一生为科学的发展做出了重要的贡献。由于早年丧母,他形成一种过于孤独而羞怯的习性。长期深居独处，整天埋头在他科学研究的小天地。在社交生活中，他沉默寡言，显得很孤僻，另外，卡文迪什最厌恶和害怕两件事物，一是奉承，他听到奉承的话常常十分窘迫、不知所措；一是女人，他最怕和女人接触，所以终生未婚，而且他每天和女管家之间都用纸条来联系。,卡文迪什从事科研不图名、不图利。他的许多论文和实验报告，没有急于发表，特别是关于自然哲学的许多论述基本上没有公开发表。也许由于他慎重，也许由于他羞怯，他自认为没有足够实验依据的手稿大部分没有发表。所以在他将近50年的科研生涯中，没有写一本书，这对于促进科学研究的发展是很可惜的。,1810年2月24日，这位79岁的老人感 到临近死亡了，就吩咐身边一位护理的仆人离开房间，而且非到规定时间不得擅自回来。当仆人回来时，卡文迪什已经孤独的离开了人间。卡文迪什一生性情孤僻。他在科学界没有形成一个学派；在民众心中也缺少声望。但他以学识广博，推理清晰，才智罕见而在皇家学会会员中倍受崇敬。,卡文迪什最著名的实验是精确测定了牛顿万有引力常数。实验装置如上图。,1798年，卡文迪什完成了测量万有引力的扭秤实验，他改进了英国机械师米歇尔（John Michell，17241793）设计的扭秤，在其悬线系统上附加小平面镜，利用望远镜在室外远距离操纵和测量，防止了空气的扰动（当时还没有真空设备）。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺木杆，杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球，另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们，测出铅球间引力引起的摆动周期，由此计算出两个铅球的引力，由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。,他算出的地球密度为水密度的5.481倍（地球密度的现代数值为5.517gcm3），由此可推算出万有引力常量G的数值为 6.75410-11 Nm2/kg（现代值前四位数为6.672）。这一实验的构思、设计与操作十分精巧，英国物理学家J.H.坡印廷曾对这个实验下过这样的评语：“开创了弱力测量的新时代”。,卡文迪什实验室作为现代科学革命的圣地，培养了26个诺贝尔奖获得者，上100个皇家学会会员，4个皇家学会主席，6个大英科学促进协会主席，3个勋爵，23个爵士，为英国和世界各国培养了数以千百计的著名物理学教授。其中有中国物理学家霍秉权、张文裕、李国鼎、周长宁等，中华人民共和国成立后，来这里工作、进修或学习的中国学者已近10名。,四、卡文迪什实验室的辉煌成就,在卡文迪什实验室完成研究或开始研究思路的诺贝尔奖获得者的名单与年代：,1 JW斯特拉特（JWStrutt，即Lord Rayleigh）1904 2 JJ汤姆森（JJThomson）1906 3 E卢瑟福（ERutherford）1908 4 WH布拉格（WHBragg）1915 5 WL布拉格（WLBrngg） 1915 6 CG巴尔克拉（CGBarkla）1917 7 FW阿斯顿（FWAston） 1922 8 CTR威尔逊（CTRWilson）1927 9 OW里查森（OWRichardson）1928 10 J查德威克（JChadwick）1935 11 GP汤姆森（GPThomson）1937 12 EV阿普尔顿（EVAppleton）1947,13 PMS布莱克特（PMSBlackett） 1948 14 CF鲍威尔（CFPowell） 1950 15 JD考克饶夫（JDCockcroft）1951 16 ETS瓦尔顿（ETSWalton）1951 17 MF皮鲁兹（MFPerutz） 1962 18 JC肯德鲁（JCKendreW 1962 19 F.H.C.克里克(F.H.C.Crick)1962 20 JD沃森（JDWatson）1962 21 MHF威尔金斯（MHFWilkins）1962 22 BW约瑟夫森（BW1973Josephson 23 M赖尔（MRyle）1974 24 JC休伊什（JCHewish）1974 25 NF莫特（NFMott） 1977,1897年，约瑟夫汤姆生 研究阴极射线时发现电子。 1935年，詹姆斯查德威克发现中子。 1937年，乔治佩杰特汤姆生进行电子衍射实验，证明波 粒二象性 。 -1974年 ，乔丝琳贝尔及其导师 安东尼休伊什发现脉冲 星 。 -卢瑟福发现元素的转变。 -E.V.阿普顿发现电离层。 -M.赖尔等对射电源的普查。,五、卡文迪什实验室重要的研究成果,1962年弗朗西斯克里克、詹姆斯沃森和默里斯威尔金斯共同获得诺贝尔生理和医学奖。,James Dewey Watson (1928？) 美国分子生物学家。1928年4月6日生于 芝加哥。1947年毕业于芝加哥大学，得学士 学位，后进印第安纳大学研究生院深造，1950年得博士学位后去丹麦哥本哈根大学从事噬菌体的研究，19511953年在英国剑桥大学卡文迪什实验室进修，1953年回国，19531955年在加州理工大学工作，1955年去哈佛大学执教，先后任助教授和副教授，1961年升为教授。在哈佛期间，主要从事蛋白质生物合成的研究。1968年起任纽约长岛冷泉港实验室主任，主要从事肿瘤方面的研究。,沃森，J.D.,沃森是美国科学院院士。著有基因的分子生物学(1976)、双螺旋(1968)等书。此外，他还获得了许多科学奖和不少大学的荣誉学位。,Francis Harry Compton Crick (19162004) 英国分子生物学家。1916年6月8日生于北 安普敦，1937年获伦敦大学学士学位。第二次世界大战期间参加英国海军制造磁性水雷的工作。19471949年至剑桥斯特兰奇韦斯实验室工作。19491953年，在剑桥大学卡文迪什实验物理学实验室工作。1953年获剑桥大学博士学位。19531954年去美国布鲁克林工业学院工作。以后回到英国医学研究委员会剑桥分子生物学实验室工作。1976年去美国索尔克生物学研究所任研究教授，主要从事脑的研究。2004年因大肠癌病逝。,克里克，F.H.C.,1947年，由于有生物学研究的经验，克里克进入了剑桥大学的卡文迪什实验室工作。克里克的研究方向是蛋白质的x射线衍射。1951年克里克与沃森相遇，虽然克里克比沃森大12岁，却有一见如故的感觉。在沃森离开卡文迪什实验室之前，他们共同完成了一个伟大的成就，那就是揭开了DNA结构之谜。他们俩人利用获得的x射线衍射实验的结果建构了DNA的精确模型，并于1953年4月在自然科学杂志上将他们的成果公之于众。 其中还有一件有趣的事，他们是通过掷硬币的方式来决定署名的次序的。,J.C.麦克斯韦(18711879) 瑞利(18791884) J.J.汤姆孙(18851919） E.卢瑟福(1919 1937) W.L.布格(19381953) N.F.莫特(19531971) A.B.皮帕德(19711978) A.H.考克(19791984) S.爱德华(1984 )。,主持这个实验室的历届教授是:,著名物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell)(1831-1879)负责筹建这所实验室。1874年实验室建成后他担任第一任实验室主任，直到他1879年因病去世。 麦克斯韦很重视科学方法的训练，也很注意前人的经验。他在整理一百年前H.卡文迪什留下的有关电学的论著之后，亲自重复并改进卡文迪什做过的一些实验。同时，卡文迪什实验室还进行了多种实验研究，例如：地磁、电磁波的传播速度、电学常数的精密测量、欧姆定律、光谱、双轴晶体等等，这些工作为后来的发展奠定了基础。,1919年，汤姆逊的职位由他的学生卢瑟福(Ernest Rutherford)(1871-1937)继任。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。他因在揭示原子奥秘方面做出的卓越贡献获1908年度的诺贝尔化学奖。 卢瑟福更重视对年轻人的培养。在他的带领下，查德威克发现了中子；考克拉夫特和沃尔顿发明了静电加速器；布拉凯特观测到核反应；奥里法特发现氚；卡皮查在高电压技术、强磁场和低温等方面取得硕果，另外还有电离层的研究，空气动力学和磁学的研究等等,国人的诺贝尔情结,因为科技落后而无缘诺贝尔，那为什么我们的科学技术比西方国家的差呢？我觉得用一个事实就可以说明原因。 卡文迪什实验室