第一部分

简介

第1章

本书的由来、范围和计划

1962年7月，由晶体学家、物理学家、化学家、分光镜学家、生物学家、实业家、，以及许多其他人将基于劳厄发现的方法用于自己的研究。此次庆祝活动的邀请函将由发现该发现的慕尼黑路德维希·马克西米利安大学、首次公开该发现的巴伐利亚科学院以及国际结晶学联合会共同发出，它是在大约30个国家成立的国家晶体学委员会的国际组织，代表并促进3500名研究工作者在该领域的利益。

1912年也是劳厄发现后迅速发展起来的两个物理科学分支的诞生年，即X射线晶体结构分析，与W.H.（威廉姆爵士）布拉格和W.L.（劳伦斯爵士）布拉克的名字联系最为密切，以及X射线光谱学，与W.H.布拉格和H。J.Moseley、M.de Broglie和Manne Siegbahn。

晶体结构分析始于1912年11月，当时还是剑桥学生的W.L.Bragg发表了第一篇论文。在论文中，他通过分析闪锌矿的劳厄图，确定了晶体结构所基于的正确晶格。不久之后，他获得了第一次完整的结构测定，即NaCl、KCl、KBr和KI，这是一系列具有类似结构的碱金属卤化物。通过这种测定，获得了测量晶体中原子距离和同时测量X射线波长的刻度。这导致了W·H·布拉格设计的强大仪器——X射线光谱仪的建造，用它可以测定大多数早期晶体结构。它开创了一种超立体化学的新途径，可以在三维空间中定量测定原子距离和键角，这在当时是不可能实现的。这最终导致了当今X射线结构分析与化学键的物理和化学问题之间存在的密切联系，这些问题几乎支配着我们科学和工业活动的各个方面，以及人类、动物和植物的新陈代谢研究。

X射线光谱学研究物质对X射线的发射和吸收。特别是，莫斯利的早期工作表明，已经模糊认识的“特征X射线”是原子结构的直接产物，可以用于鉴定原子种类。当现代原子理论处于早期发展阶段时，尼尔斯·玻尔的第一篇论文与莫斯利的论文出现在同一年，即1913年，X射线的光谱数据允许比可见光的光谱数据更简单的解释，为原子量子理论原理的发展提供了宝贵的支持和指导。从这一点上，整个物理和化学都受益匪浅。今天，经过极大改进的实验和讨论方法使X射线光谱学的研究非常接近固体的化学键和能带结构问题。

在冯·劳厄发现的后续结果中，应将使用电子束和中子束而非X射线在晶体中获得的衍射现象命名为衍射现象。这两种应用程序的实验程序和理论与X射线衍射几乎相同，正沿着各自的路线迅速发展。获得衍射X射线、电子、中子甚至原子的每种方法在与物质相互作用方面都有其独特之处。因此，通过明智地使用这些方法可以获得不同的信息；但他们都是从劳厄开放的源头出发的。

那么，让我们在十次研究之后回顾一下这一发现，以及晶体结构分析、光谱学和广义晶体光学的发展。这篇综述构成了本卷的第一部分，也是更大的一部分。

在下半场，一个更加个性化的音符将被敲响。如今，人们普遍要求在向下一代展示科学时更多地体现人性，更详细地描述那些记忆由以他们命名的法律传承下来的人（有些人，比如伦琴，甚至达到了在一个单位中永垂不朽的地位！）但随着学生圈子的消逝，他们的个性被抹去了。他们年轻时在哪所学校学习艺术，在科学生活中与谁建立了友谊？他们自己对自己的工作有什么评价，他们的希望和失望是什么，他们对科学和生活的看法是什么？

显然，想要写一篇关于他心目中的英雄的自传短文的愿望是正当的，因为他打算把自己的一生奉献给他们开始的工作的继续。我们老年人会不会不欣赏汉密尔顿、开尔文、瑞利、麦克斯韦、亥姆霍兹的自传体散文；我们难道不欣赏彭加莱、普朗克、爱因斯坦、哈代以及波尔兹曼、舒斯特尔等人的通俗作品吗？

让我们让科学历史学家在稍后的时期评估和权衡每一位新发展先驱者的优点，他们的客观性遥远，成为克里奥的门徒，因为我们不适合，不可能，成为我们这个时代的客观评判者。但是，让我们向他展示一种观点，一种个人的、丰富多彩的观点，这是我们在自己的经历中，根据自己的性格所获得的。如果相同的事实，从不同的角度呈现出来，看起来是矛盾的，那么在独立的自传体文章中也可能如此，那么历史学家的工作就是理清这一点。他将感谢我们试图向他提供材料，并披露他无法通过梳理期刊和书籍来收集的关系。

这本自传集的一部分涉及X射线晶体学的主要发展和教学学校。由于这些章节是由这些学校的杰出成员撰写的，因此从更广泛的意义上讲，它们很可能被视为“自传”。自传部分应该被视为是这种对科学形成的马赛克综合的第一次尝试。一些主要的预期贡献者在准备这部作品的过程中去世了——冯·劳厄、莫里斯·德布罗意、W.T.阿斯伯里、C.赫尔曼。其他人无法相信他们的贡献是有用的，许多本应被要求作出贡献的人没有被联系上，因为存在着超出空间限制的危险。编辑认为，如果这本藏书得到认可，那么现在的纪念册应该在第二版中进行扩充和系统化。

这本书不是为第一代与该学科一起成长的X射线晶体学家而写的，而是为第二代和以后的成长以及其他科学家而写的。编辑试图将演示文稿保持在一个水平，以便有兴趣了解“新晶体学”是关于什么的非晶体学家可以阅读。第3-6章描述了这一发现的背景和X射线衍射的最初几年，对于一个有科学头脑的读者来说应该没有什么困难。在那之后，在描述进一步的发展时，一些技术术语和一些关于该主题的事实知识似乎是不可避免的。第7章简要介绍了整个主题，而不是为了解释新引入的术语和方法而打断每一页的历史叙述。在某种程度上，本章的目的只是为读者提供一门用后文所用语言的简明课程；但是，由于学习词汇必须有概念背景（鹦鹉学舌除外），因此本章同时对该领域进行了非常简明和不完整的，但希望是可以理解的事实调查。当读者阅读到本书后面的部分时，应该仔细阅读并反复查阅。