晶体学家的个人经历

我第一次接触晶体学是在1921年，当时我还是一名年轻的大一新生，在剑桥彼得豪斯的一个小房间里。我正在接受一位物理学家的面试，以决定我在大学的头两年应该学习什么科目。查阅了我的记录后，他说：“当然，你会选物理和化学，然后作为第三门课，我建议你选矿物学。这是一个很好的小主题。”由于除了物理和化学之外，我对其他任何科学学科都一无所知，所以我很高兴接受了导师的建议。从第一堂课开始，我就对这个主题产生了浓厚的兴趣。哈钦森认为，演讲既要有娱乐性，又要有信息性。我们学习了经典结晶学，并进行了许多实践练习，包括绘制精确的立体图以及计算所有晶体系统中面与轴之间的角度。学生们使用的光学测角仪的设计与沃拉斯顿在1813年描述的相同。在这些仪器上，我们测量了许多天然矿物的晶体，这些仪器都足以达到这个目的。哈钦森还开设了一门矿物学课程，他在课程中学习了矿物种类的全部类型。这很像是课本上的背诵，但其中的特别之处被很好地表达出来。一些学生发现描述性矿物学非常枯燥乏味，但我对天然晶体的发展非常着迷。刘易斯是系主任，他很出色，因为他拒绝按照大学要求的格式提交账目。其结果是，管理该系的资金依赖于学生的学费。刘易斯还设立了一个任命登记处，为毕业生提供学校职位。虽然与该大学没有官方联系，但它位于系内。

1927年，在卢瑟福的指导下，我完成了关于镭B、镭C的天然放射性的博士论文。哈钦森问我是否愿意成为矿物学系的大学演示者，并将晶体物理课程和实践演示的发展视为我的特殊领域。这对我很有吸引力，我很高兴地接受了。年薪为125英镑，但通过对学生进行监督，可以赚得更多。哈钦森是一位出色的演讲家，每天他都给部门里所有的工作人员喝茶。他提供了马德拉蛋糕，亲自沏茶和咖啡，是派对的生命和灵魂。我们都很欣赏他年轻时在剑桥的生活故事。在1927年的一次示威游行中，我走出昏暗的房间，班上的一个叫诺拉·马丁的人也同时进来。我们发生了碰撞，从那一刻开始了求爱，这导致了1928年我们的婚姻。我妻子在伯纳尔手下从事结构晶体学研究，伯纳尔刚刚被哈钦森任命在剑桥开发X射线晶体学。必要的仪器刚刚开发出来，X射线管是由缪勒在伯纳尔来剑桥之前工作过的皇家研究所引进的设计，不断抽空可拆卸的气管。我在矿物学系的第一项研究是由Alpheus Williams先生访问引起的。他对钻石的研究有着极大的热情，他通常会在口袋里装上几袋石头，每当他想展示钻石的特殊特征时，就会把它们摊在桌子上。他有一块大而平的石头，我说，为了研究钻石中可能存在的压电效应，这是一块很好的石头。他马上给了我水晶，我测量了一下。在我观察的准确度范围内，没有观察到压电效应。晶体物理和X射线晶体学的课程占据了我大部分的时间。无论是在制造还是运行设备方面，都没有太多的技术援助，也没有太多的钱来购买材料。一个小例子说明了当时资金是如何受到限制的。我想要一卷普通的双棉包铜线，我问哈钦森是否可以买这个。他的回答是“实验室里有一些奇怪的电线，这些不行吗？”

1930/1931学年伊始，哈钦森退休，蒂利被任命为系主任。自1927年以来，对矿物学系的未来进行了大量讨论。大学任命了一个委员会，建议成立两个系，即结晶学系和矿物学与岩石学系。主要是由于与某些人的政治观点相关的原因，前者并不是创造出来的，而后者是创造出来的。该计划最初旨在将X射线晶体学的研究留在原来的位置，并将晶体学教学转移到1931年完成的新的矿物学和岩石学系。随着时间的推移，这种安排被打破了，矿物学和岩石学系必须进行大量的X射线晶体学研究。最终，旧的矿物学系被拆除，为新的卡文迪什实验室腾出了空间。

1931-35年间，我的主要活动之一是开发一种自动记录X射线衍射仪。在乐器的设计中，我与我的姐夫A.J.P.Martin合作。这台仪器使用打孔的赛璐珞胶片，并进行照相记录。石膏CaSO结构测定数据₄·2小时₂O、 是在这个衍射仪上获得的。1936年1月至9月，我在挪威、瑞典和芬兰休假。我的妻子和10个月大的儿子托尼和我一起来了。在奥斯陆，诺拉和我在布林登新建街区的O.哈塞尔教授物理化学实验室工作。我们有自己的便携式X射线管和X射线测角仪，证明可以完成石膏结构测定所需的工作。在这里，我也写了很多晶体物理学教材尽管这在乌普萨拉和赫尔辛基仍在继续。我第一次滑雪是在奥斯陆附近，我非常喜欢。西格巴恩是乌普萨拉物理系主任，大部分工作都与长波长X射线光谱有关。在赫尔辛基，Wasastjerna负责物理学，并积极研究碱卤化物的物理性质理论。

回到剑桥后，我集中精力完成晶体物理学1938年出版。德国的政治发展最终说服了保罗·埃瓦尔德（Paul Ewald），他应该来剑桥，他来到了我们的X射线晶体学系，当时该系位于卡文迪什（Cavendish）重建期间的老解剖学校（Old Anatomy School）。埃瓦尔德创立了这个讨论小组，多年来一直以“太空小组”的名字命名。

第二次世界大战期间，剑桥大学有大量学生，我们的课程与以前几乎一样。我和妻子认为，我们所做的任何科学工作都应该与战争努力有某种联系。但教授们并不鼓励我们，我们自己找出了工业晶体学问题。这些与钻石、蓝宝石、煤炭和石英有关。钻石问题都是由于荷兰停止供应用于拉丝的钻石模具引起的。关于晶体的结构出现了许多问题，我们开发了研究它们的地形图方法。蓝宝石以前是从瑞士获得的，但现在必须在当地种植，出现了晶体断裂和取向问题。B.C.U.R.A.*研究实验室正在对煤炭进行研究，并对不透明物质的折射率和吸收指数测量的实际和理论方面表示满意。压电振荡器用石英的供应主要来自巴西。战争期间，许多水晶货物从未抵达，供应状况一度非常糟糕。因此，通用电气有限公司要求我们进行石英晶体的人工生长。我们可以说是英国第一个通过水热方法生产石英晶体的国家。战争期间，我们的工作处于早期阶段，但战争结束后，我们建立了一个有用的过程。为了找出如何利用电孪晶石英，我们还对电孪晶的控制进行了研究。这也是在战争结束后才完成的。所有这些战时工作都是在我们自己家的实验室里完成的，我们是在战争的最初几个月组装的。

被称为“暑期学校”的机构在许多国家已经建立了很长时间，但我认为第一所晶体暑期学校于1943年在矿物学和岩石学系成立。我们与亨利、利普森和其他员工一起组织了一个讲座和实践练习课程，这些课程以不同的形式和地点一直持续到现在。这一努力的结果是人们坚信这些材料应该以书的形式出现。1951年X射线衍射照片的解释它基于早期晶体暑期学校所用的材料，看到了曙光。

科学家之间的国际关系一直是我特别关注的问题，我很高兴在战后成立访问科学家协会时给予支持。它的首批行动之一是邀请一组法国科学家来到这个国家，就他们一直在做的工作进行会谈。在这次会议上，我第一次听到拉瓦尔就晶体对X射线的漫反射工作发表讲话。这个课题对我很有吸引力，我立即决定在未来几年里把它作为我科学工作的一个主要部分。在这方面，我有很大的优势，因为我有早期使用X射线衍射仪的经验。包括麦克唐纳、拉马钱德兰、哈格里夫斯·朗、普林斯、霍尔尼、普拉萨德和桑德尔在内的一系列助理和研究生为这项工作提供了极大的帮助。

这项工作需要两种科学仪器；一个是X射线衍射仪，另一个是自动记录微密度计。1936年的衍射仪设计没有充分适应漫反射工作的目的，必须进行许多修改。这两种仪器的生产与诺拉和我一起进行的战时工作的发展息息相关。在研究石英中电子孪晶的控制时，我们发现有必要制作原子排列的球辐模型。我们努力让其他人参与这些模型的制造，成立了名为Crystal Structure Ltd.的公司，以促进这一转让。事实上，我们发现这需要专业的晶体学家来确保模型正确组装，最终我们自己接管了生产。与此同时，我不得不为自己的工作建造一个微密度计，我们认为这可能也是其他晶体学家想要的。衍射仪现已发展成为一种自动设置和记录仪器，以应对自动化晶体学的入侵。

我的科学著作中有一章与1956-58年有关，当时N.Joel博士是我的一名研究生。正是拉瓦尔再次使我对经典晶体弹性理论的破解感兴趣。Joel和我研究了磷酸二氢铵的弹性图，发现正如Zwicker之前所断言的那样，这些数字只能在假设晶体中横波的速度实际上是不相等的情况下进行解释，而在经典理论中横波速度必须相等。

我最初被指定开设晶体物理课程。1938年关于理论方面的教科书就是这样的结果实验晶体物理它出现于1957年。这篇文章随后被翻译成德语、俄语、波兰语和汉语。此后，我开始写作晶体的X射线漫反射基于1948年以来的研究工作。这本书应该在1962年初出版。1960年，我从大学退休，因为我希望能把更多的时间用于科学工作。这是因为诺拉和我在战争期间建立了实验室，还有制造有限数量晶体科学仪器的小工厂。