威廉·劳伦斯·布拉格（1915年诺贝尔物理学奖得主）

威廉·劳伦斯·布拉格（1915年诺贝尔物理学奖得主）

威廉·劳伦斯·布拉格 William Lawrence Bragg
出生	1890年3月31日 澳大利亚南澳大利亚州阿德莱德
逝世	1971年7月1日（81岁） 英国萨福克郡
国籍	英国
身份	物理学家
获奖年份	1915年
奖项类别	诺贝尔物理学奖
获奖理由	利用X射线分析晶体结构方面的贡献

生平

威廉·劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg，常称W.L.布拉格或小布拉格）1890年3月31日出生于澳大利亚南澳大利亚州的阿德莱德。他的父亲威廉·亨利·布拉格当时正是阿德莱德大学的物理学教授。优越的家庭条件和浓郁的学术氛围使小布拉格从小就受到科学熏陶。他在阿德莱德度过了童年时光，并在当地的圣彼得学院（St. Peter's College）接受早期教育。

小布拉格天资聪颖，学习能力极强。1905年，年仅15岁的他就被阿德莱德大学录取，攻读数学和物理。1908年以一等荣誉学士学位毕业，次年获得硕士学位。随后他随父亲回到英国，进入剑桥大学三一学院继续深造，迅速在科研中崭露头角。

1915年，年仅25岁的小布拉格与父亲共同获得诺贝尔物理学奖，成为迄今为止诺贝尔科学奖最年轻的得主——这一纪录至今未被打破。第一次世界大战期间，他曾在英国陆军服役，从事声学测位技术的研究。战后，小布拉格先后在曼彻斯特大学（1919-1937）、伦敦英国皇家研究所（1937-1953）和剑桥大学卡文迪许实验室（1954-1966）担任教授。1971年7月1日在英国萨福克郡逝世，享年81岁。

学术生涯

小布拉格学术生涯的决定性转折点发生在1912年10月。他当时正在剑桥大学读书，从父亲那里听说了劳厄关于X射线衍射的实验报告。与许多老一辈物理学家不同，年轻的小布拉格迅速抓住了劳厄实验射的物理本质。1912年11月，他在剑桥哲学学会的会议上首次提出了自己的理论：将X射线照射晶体时产生的衍射图样解释为X射线在晶体内部平行原子平面上反射的结果。

1912年12月，小布拉格推导出了他在物理学史上最为著名的贡献——布拉格方程（Bragg's law）：2d sinθ = nλ。这个简单的公式将X射线的波长（λ）、入射角（θ）和晶体内部原子平面间距（d）联系了起来。它表明，只有当入射角满足波程差等于波长的整数倍（nλ）时，来自不同原子平面的反射波才会相干增强，形成衍射斑。布拉格方程使得晶体学家能够通过测量衍射角来精确计算原子层间距。

随后小布拉格用这一新方法分析了许多常见物质的晶体结构。1913年，他成功地确定了氯化钠（NaCl）的晶体结构，证明钠离子和氯离子交替排列在立方格点上——这与化学家们长期猜测的点阵模型完全吻合。他随后又解析了氯化钾、金刚石、闪锌矿（ZnS）等多种物质的晶体结构，证明X射线晶体学是一种普遍适用的结构分析工具。

获奖成就

1915年，25岁的小布拉格与父亲共同获得诺贝尔物理学奖。他是诺贝尔奖历史上所有科学奖项中最年轻的获奖者——此纪录在他之后的百年间无人能破。评审委员会肯定了他们父子二人"利用X射线分析晶体结构方面的贡献"，并特别指出小布拉格提出的布拉格方程是"将劳厄的重大发现转化为实用分析工具的关键数学桥梁"。

小布拉格在获奖时正在英国皇家工兵部队服役，无法亲自前往斯德哥尔摩领奖。代表他领奖的是英国驻瑞典大使。小布拉格事后回忆说："我在战壕里收到了诺贝尔奖的电报通知，我当时的第一反应是——如果我阵亡了，也许就没人记着它了。"然而他不但没有在战争中遭遇不幸，还以25岁的年纪成为物理学史上一个不朽的传奇。

历史贡献

小布拉格所建立的X射线晶体学体系深刻改变了人类认识物质世界的维度。他提出的布拉格方程至今仍是X射线和中子衍射分析的基石。在他领导的曼彻斯特大学物理系期间（1919-1937），他将晶体学从单一的矿物和盐类扩展到了有机化合物和合金体系。他也推动了硅酸盐矿物（如长石、沸石）的结构解析，为地质学中的矿物分类提供了科学依据。

在小布拉格担任卡文迪许实验室主任期间（1954-1966），他见证了结构生物学领域的爆发。正是在他的领导下，卡文迪许实验室的詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克于1953年利用X射线晶体学数据（主要是罗莎琳德·富兰克林拍摄的DNA X射线衍射照片）解析了DNA的双螺旋结构。小布拉格虽未直接参与该工作，但他在实验室创造的支持环境和他对X射线衍射技术的深刻理解对这一历史性突破起到了关键作用。

小布拉格对蛋白质晶体学的倡导更是奠定了分子生物学的基础。他本人亲自参与研究了肌红蛋白和血红蛋白的X射线晶体学分析，协助约翰·肯德鲁和马克斯·佩鲁兹获得了1962年诺贝尔化学奖。可以说，从无机的金刚石到有机的DNA，X射线晶体学在小布拉格的推动下成功解读了从小分子到生物大分子的完整物质结构谱系。

轶事典故

小布拉格年仅15岁上大学的故事在澳大利亚传为佳话。传闻他11岁时有一次摔伤了手臂，父亲在为他绑绷带时随口讲了一些关于光学的知识。小布拉格立刻追问出一个关于折射率的问题，他父亲的回答不够精确，他便自己去查书，并给父亲写了一封长信，详细推导了这个问题。这就是"小小少年给大学物理教授上课"的典故。

小布拉格与父亲的关系在科学史上是一件令人称羡的事情。他写信给远在英国的父亲说："我们发现了同一事物的两面——你看到了如何用仪器测量它，我看到了如何用数学描述它。合在一起，它就完整了。"父子二人虽然风格各异——父亲更沉静内敛、更注重实验精度，儿子更富于直觉、更偏重数学抽象——但正是这种完美的互补造就了一个诺贝尔奖的唯一"父子组合"。

关于最年轻诺贝尔科学奖得主的纪录，小布拉格晚年曾说："我不认为自己25岁时有什么特别之处。我只是恰好在正确的时间站在了正确的位置。如果我晚生十年，就轮不到我了——其他人也会得出同样的公式。如果能选择，我更希望在一个更有深度的年纪获得它——因为那时候你已经知道自己真正在做什么了。"

参考文献

1. Nobel Foundation: William Lawrence Bragg – Biographical
2. W. L. Bragg, "The Diffraction of X-Rays by Crystals", Nobel Lecture, 1915
3. John Jenkin, "William and Lawrence Bragg, Father and Son", Oxford University Press, 2008
4. 《双螺旋：发现DNA结构的故事》，詹姆斯·沃森著
5. 《X射线晶体学发展史》，复旦大学出版社
6. G. K. Hunter, "Light Is a Messenger: The Life and Science of William Lawrence Bragg", 2004