个人回忆

了解偶然事件在多大程度上引导人们进入他们毕生工作的领域将是一件非常有趣的事情。当我还是麻省理工学院的学生时，马克斯·波恩教授进行了一次短暂的访问，并就晶体晶格动力学做了一系列讲座。我可能不理解他所说的四分之一，但尽管如此，这一系列讲座还是激发了我对晶体物理学的兴趣。

在欧洲获得了一个学期的小额奖学金后，我选择了斯图加特，以便将格洛克教授的X射线衍射课程与埃瓦尔德教授的理论工作结合起来。抵达斯图加特后，我很快就被认为是一个完全没有经验的人，并在计算一种盐的折射率时遇到了一个小问题，当时这种盐的结构还存在疑问。计算采用Born’s开发的方法Festen Zustandes原子理论我被留下来独自挖掘。这听起来像是对一个无辜的年轻学生的残忍对待（事实上确实如此），但我一直对保罗·埃瓦尔德深表感激，因为他给了我当时最需要的东西。计算并不重要，但我在学期末从斯图加特得到的是一种信心，我完全自己解决了这个小问题，我会毫不犹豫地解决任何后续问题。一般来说，最好的教学是强迫学生自学，从而学会独立思考。

回到麻省理工学院读研究生时，又发生了另一个极其重要的偶然事件。劳伦斯·布拉格爵士（Sir Lawrence Bragg）花了四个月的时间作为客座教授，就X射线衍射和晶体结构测定进行了一系列讲座。布拉格教授在讲课时需要晶体结构模型，因为这些模型不可用，所以有必要匆忙制作。我很幸运地赢得了这个机会，成为布拉格教授的杂务工，负责匆忙制作模型。由于这涉及到大量的讨论和规划，因此这是一个结识布拉格教授的机会。

众所周知，世界上真正伟大的人都很友好、体贴，而且完全没有虚伪。有一天，布拉格教授说，一周中几乎每晚都有人款待他并邀请他出去吃饭，这既费劲又累。因此，由于年轻人的天真，我立即问他是否愿意改变一下，比如那天晚上去看加拿大枫叶队和波士顿布鲁因队之间的曲棍球比赛。他热切地接受了，我们就去了，那是一个我永远不会忘记的夜晚。首先，他必须知道哪支球队是主队，从那以后，他像观众中的任何波士顿人一样，为波士顿不列颠队欢呼。另一次，我们星期天在新罕布什尔州的山上徒步旅行。在雪地里远足了很长一段时间后，我们生了一堆篝火来煮我们计划午餐吃的热狗。打开背包时，我发现我带了面包卷，但忘了带狗（法兰克福香肠）。当我见到布拉格教授时，他仍然笑着说，他从来没有想过，当这个可怕的发现被发现时，任何人的脸会像我的脸一样长而悲伤。

除了在这四个月里建立模型外，我还有机会与布拉格教授合作研究透辉石的结构。韦斯特做了一组很好的定量强度测量，布拉格教授带来了数据。这是我第一次接触结构决定，我可能在这四个月里学到了比其他任何时期都多的东西。这是一次激动人心的经历，透辉石是链状硅酸盐中的第一种，链状结构完全出乎意料。

一两年后，我有机会在曼彻斯特大学度过几个月。这是一个黄金时代，实验室的成员包括布拉格教授、詹姆斯、韦斯特、W.H.泰勒、布拉德利、伊藤、伍德和扎卡里亚森。有机会在詹姆斯手下工作一段时间。我想，在这位伟人手下工作过的大多数人都有同样的经历，直到一段时间后，人们才开始意识到他从与詹姆斯的合作中学到了多少。当时，复杂的硅酸盐结构是通过使用带有电离室和静电计的光谱仪进行定量强度测量来完成的。晶体随着节拍器的节拍逐步转动，而静电计的偏转通过改变平衡电压保持在零，这需要一定的手动灵活性。当今的学生，如果从小就认为所有的实验都必须由全自动仪器完成，那么想到这样做可能会感到震惊，他们可能很难相信早期的测量结果真的是这样的。

曼彻斯特大学毕业后，我在麻省理工学院定居下来，研究复杂的硅酸盐结构。这是一个用一组旋转和振荡模式完成结构的时期。从细胞轴、空间群和硅酸盐化学定律，通常可以猜测出少数可能的原子排列。然后通过调整这些值来获得正确的坐标值，直到振荡模式上大量点的相对强度一致。

虽然我还没有意识到这一点，但我真正感兴趣的是X射线衍射的物理光学，而不是结构测定。一连串的事件很快使我进入了一个新的研究领域。扎卡里亚森的著名论文提出无机玻璃的随机网络结构，因为我熟悉硅酸盐结构，所以引起了极大的兴趣。Debye对气体分子衍射的处理，以及Zernike和Prins概述并由Debye和Menke应用的液体图案的傅里叶逆变换，表明了对玻璃等非晶体材料进行X射线研究的可能性。这启动了一个持续数年的玻璃结构X射线研究项目。晶体单色主光束刚刚开始使用，其强度是通过胶片记录和显微测量来测量的。这里首次遇到的技术问题，例如扩散强度的定量测量和扩散强度的傅里叶反演，已经完成了其他领域的大量后期工作。

对石墨和炭黑的兴趣从这个时候开始，纯属偶然。傅里叶反演法被应用于玻璃的衍射图案，似乎有必要在其他形式的非晶物质上尝试这种方法。对炭黑一无所知，只知道它应该是一种无定形的碳，对实验室中的一个炭黑样品进行了X射线记录和傅里叶逆变换。当然，炭黑是一种非常有趣的材料，它通过二维随机层结构从非晶态过渡到晶态。“turbostratic”这个名字是由我的朋友化学家尼克·米拉斯发明的，后来被应用于这种随机层结构。由于他是一位非常能干的希腊学者，我请他用希腊语为我创造一个单词，但经过考虑后，尼克报告说，用拉丁语可以更好地处理这项工作。

我从来没有对金属感兴趣，直到有一种想法出现，即二元合金中的短程序应该产生一个调制的漫反射强度，从中可以通过傅里叶分析获得短程序参数。这是从非晶材料的扩散强度到晶体材料无序导致的扩散强度的明显延伸。事实证明，二元合金中的有序体在技术和不完美结构衍射的物理光学方面涉及许多有趣的问题。该课题提出了大量的测量和实验，但奇怪的是，每项调查似乎都揭示了新的问题，并表明了新的复杂性。有时，对二元合金有序度的研究似乎就像攀登一座山，海拔每上升一米，峰值就会上升两米，因此，尽管我们取得了很大进展，但攀登的终点却离我们越来越远。

在我们回顾的五十年中，X射线衍射从未出现过问题，因为每一个问题都带来了需要回答的新问题。在合金中短程有序研究的早期，结果表明温度扩散散射的校正是可以获得的短程有序参数准确性的主要限制。因此，开展温度扩散散射研究的唯一目的是学习如何纠正在测量短程阶参数时的麻烦。但Lava1和James已经表明，X射线温度散射的测量可以用来获得构成晶体热振动的弹性波的光谱。结果证明，温度散射不仅仅是一种麻烦，它本身就是一种测定晶体弹性光谱的方法。这似乎是一般原则的一部分，即大多数实验性骚扰是研究其他影响的潜在重要工具。这种滋扰是由某些物理效应引起的，因此它是研究这种效应的一种手段，而且这种效应大得足以测量，否则它就不会是一种滋扰。

近年来，我的实验室主要致力于研究结构缺陷，例如金属冷加工产生的缺陷。冷加工金属中的衍射在衍射的物理光学中提出了一些非常有趣的问题，这无疑是进入这一领域的动机。最后一个变化可能符合X射线衍射应用的一般趋势，也符合我们关于结晶状态的观点。在早期，我们倾向于认为晶体具有完美的重复结构，其兴趣完全在于确定这种理想结构。今天我们意识到晶体中有很多种缺陷。对于许多物理性质来说，缺陷是最重要的，因此，当今的许多兴趣都集中在晶体缺陷的X射线研究上。