1896年，六岁的布拉格（Lawrence Bragg）在骑车玩耍时重重地摔了一跤。他父亲立即给他拍了一张X光照片，显示儿子手肘处骨折。
父亲布拉格（William Bragg）不是医生。他是英国出生的物理学家。十年前，他从剑桥毕业后不远万里来到澳大利亚担任大学教授，在这里结婚成家，先后生育两个儿子和一个女儿。摔伤胳膊的是他最大的孩子。
几近与世隔绝的澳大利亚没能及时分享伦琴发布X射线照片引起的轰动。布拉格教授只是在姗姗来迟的学术刊物中读到消息。他托人从英国采购部件，自己琢磨着组装起实验仪器。没想到，他拍摄的第一张实用照片是为自己儿子诊断，让当地医生大开眼界。那也是澳大利亚的第一张医用X光照片。届时，伦琴的发现问世仅半年。
十多年后，小有成就的布拉格终于获得来自故乡利兹大学的新职位，在1908年举家回到英国。大儿子那时已经大学毕业，追随父亲的足迹进入剑桥深造。
伦琴在察觉X射线具备透视能力之际立刻意识到这个神秘射线的医用价值不可估量。他在1896年元旦寄送妻子手掌照片时的收件人包括物理学界同行、新闻记者和几个认识的医生。短短几个星期内，欧洲和北美的医院里已经开始装置各式各样的X射线设备。医生们在诊断伤病和手术时有了前所未有的得力助手。显然，这是一个造福人类的巨大贡献，完全符合诺贝尔生前设定的颁奖条件。
赢得诺贝尔奖时，伦琴已经离开了维尔茨堡。一年前，他应所在的巴伐利亚地区政府要求到慕尼黑大学掌管物理系。在那个世纪之交，作为德国工业中心的巴伐利亚及其首府慕尼黑欣欣向荣，正处于经济和文化发展的黄金年代。
好奇的记者曾探问伦琴在那个神奇发现的时刻脑子里想的是什么。伦琴老老实实地答曰，“我没在想，我在查证。”1在慕尼黑，盛名之下的伦琴也没有停止查证。
虽然X射线立竿见影，即刻有了广泛的实际应用，它在问世后的十余年里依然名副其实地以那大写的“X”标志着内在的神秘。X射线的传播不受电磁场影响，说明它不是类似汤姆森发现的电子那样的带电粒子束。而射线从空气中入射水或玻璃时，伦琴也探测不到界面处作为波动特性的反射和折射现象。X射线究竟是粒子还是波，如果是波又会是什么样的波？伦琴曾反反复复依然找不出头绪。
在实验室之外，伦琴也大胆创新。1906年，他在系里设立当时还很罕见的理论物理教授席位，聘请年富力强的索末菲（Arnold Sommerfeld）前来掌舵。三年后，他又招揽到后起之秀、普朗克的学生和助手劳厄（Max Laue）。在伦琴的领导下，慕尼黑大学物理系很快进入世界领先行列。
以啤酒和艺术闻名的慕尼黑街头散布着大大小小的露天酒馆和咖啡店，是文人学者流连忘返的天堂。正值不惑之年的索末菲每星期三下午带着自己和伦琴的年轻学生们来咖啡店高谈阔论，在饭桌的洁白大理石上留下复杂的数学公式和奇怪的图形曲线。被这些青年人戏称为“陛下”2的伦琴倒没有与他们打成一片。
1912年1月的一天，索末菲的学生埃瓦尔德（Paul Ewald）在照常的聚谈后与劳厄一起步行回家。埃瓦尔德的论文课题即将大功告成，不由得兴致勃勃地向劳厄讲述他计算光在晶体中传播的步骤。很遗憾，劳厄未能分享他的激动，只是不置可否地心不在焉。
分手后，劳厄才猛然领悟到自己为什么没能集中注意力。埃瓦尔德假设晶体由排列整齐的原子组成。按照已知的密度，原子之间的距离即使与光的波长相比还会小得多。埃瓦尔德因此可以在特定的近似条件下完成他的计算。劳厄却不由自主地在设想如果不满足这个条件会如何。
答案其实是现成的。早在100多年前，英国年轻的天才杨（Thomas Young）用一个简单的实验证明光在遭遇障碍物时会像水波、声波一样发生“衍射”（diffraction），偏离直线的传播方向绕到障碍物的后方。3他因而证明光不是牛顿坚持的微粒，而是一种波。物理学家随后发明、制作出“光栅”（diffraction grating）：一种犹如栅栏般有着非常细密平行狭缝的滤光片。
日常的栅栏非常稀疏，光可以直线通过不受干扰。如果栅栏过密而光无法穿过时，那栅栏便成了不透光的墙。只有当栅栏的缝隙宽度和彼此距离与光的波长相近时，从不同缝隙穿过的光才会发生衍射。它们这样会在栅栏后方重新相遇而发生干扰，在一些地方互相加强另一些地方互为抵消，与通过棱镜的光同样地形成明暗相间的条纹。那就是光栅和光栅造成的衍射条纹。
埃瓦尔德的晶体内原子之间距离比纳米4还小，对波长为几百纳米的可见光来说是无缝可钻。晶体因而对光不透明。劳厄对埃瓦尔德的这个常规计算兴趣缺缺。他不自觉地在转着一个念头：如果光的波长与原子的间距相近，那么这个晶体就成了光栅。之所以会如此走神，是因为他脑子里在惦念着X射线。
伦琴没能探测到X射线的反射和折射并不能排除其为波。更可能的是X射线波长非常小，波动表现不明显而未能被伦琴的仪器察觉。那样的波长会比可见光的小得多。假如这个波长正好与晶体内的原子距离匹配，那么晶体对于X射线便会成为自然的光栅，显示出其波动性。
出乎意料，索末菲对劳厄的灵机一动不以为然。这个思想火花固然新颖，却有着太多的未知因素。不仅X射线是不是波尚属存疑，那时的物理学家和化学家对晶体的构造除了猜想也一无所知。
晶体是规则的固体物质。它们或者是自然界天生璀璨的宝石碧玉，或者来自化学实验中高纯度化合物的结晶。虽然形状各异，晶体往往呈现极为光滑的表面，令人想象其中的原子会是有规则的排列。矿物学家早就根据晶体外在的形状和夹角推测其内在的排列方式。他们设想晶体与虎克在显微镜下看到的细胞相似，由一个个“小房间”整整齐齐排列而成。每个小房间也相应地叫做“单胞”（unit cell）。它们一个个重复构成晶体内部的“晶格”（lattice）。埃瓦尔德正是根据这个图像设计了他的模型。而在劳厄的想象中，这种周期性的晶格就是一个光栅。
在德谟克利特想象原子以坚硬的钩子相连而成为固体的2000多年后，现代人不过把钩子换成了抽象的化学键。索末菲因而对劳厄的提议缺乏信心。即便一切均如劳厄预期，原子也不会老老实实地呆在它所在的晶格格点上一动不动。它们固有的随机热运动——布朗运动的起因——也会使得这个光栅永远地摇摆不定，无法探测到其实际效果。
无奈，劳厄找了两个学生私下里进行尝试，背着大教授在咖啡馆里接头讨论。他们用X射线照射几种不同的矿石晶体，从各个角度拍摄被晶体散射的光影。正如索末菲的直觉，他们的照片模糊不清，看不出究竟。但劳厄没有浅尝辄止。经过反复尝试，他们终于获得一张清晰的闪锌矿石照片。上面整整齐齐，几乎呈正方形排列的亮点毫无疑义地表明那是衍射的结果。矿石内真切地存在有具立方体对称结构的“光栅”。
作为普朗克的学生，劳厄其实是一位专注理论的物理学家。有了实验证实之后，他专心于背后的数学推理。三维的晶格是物理学家还从未见识过的立体光栅，其作用比“栅栏”复杂得多。劳厄精心推导出繁复的公式描述光在晶格中的的衍射过程，证明照片上的亮点分布对应于晶格的周期性排列。矿物学家还真没有错，闪锌矿石内部的确是像细胞一样规规矩矩排列的三维格子。
X射线不仅能透视人体，也能“看”到晶体内部的原子结构。
1912年的6月底，即将迎来50岁大寿的布拉格教授在携全家度假时收到一封来信。他在德国的学生听说劳厄的新发现，急不可耐向老师通告。布拉格读完信极度失落。在回到英国三年多，他一直在利兹大学埋头苦干，试图证明X射线是与阴极射线管中电子类似的粒子束。劳厄的照片却无可辩驳：X射线的确是一种波，也只能是电磁波。
20出头的大儿子在陪父亲度假。他在剑桥也已崭露头角，成为汤姆森的卡文迪许实验室中后起之秀。在那个假期，父子俩反复探究那封信中透露的内容。最后，乐观的儿子说服悲观的父亲不轻言放弃，继续走他们自己的路。
回到利兹大学，接受了X射线是波长极短的电磁波这一现实的布拉格教授立刻改弦更张从头开始。他设计出能够区分射线中不同波长的光谱仪，获取比劳厄照片中精细得多的数据。
在卡文迪许实验室的儿子也无心继续汤姆森布置的课题，整天在纠结劳厄的理论。终于有一天，他在河边散步时突然开了窍：劳厄那极其复杂的运算其实没有必要。X射线被晶体散射后能在某个方位上出现是因为晶体中有着能将射线反射到那个方位的平行面。反射后的光互相干涉，其强度取决这些平行面之间的距离与X射线的波长。这中间只是一个极为简单的几何关系。而凭借这一关系，年轻的布拉格意识到他可以从测得的衍射数据中倒推出晶格的完整形状。
他干脆也在卡文迪许实验室里开始了自己的实验，很快解析出矿盐和云母的晶格结构。与他父亲年龄相差无几的汤姆森看到后也难得地露出了满脸的笑容。他父亲更是激动莫名，忍不住提笔给《自然》杂志写信报告“我儿子”的重大发现。
1912年11月11日，22岁的布拉格在剑桥的学术会议上宣讲了他的成果。一个月后，《自然》杂志发表出他的论文。那时，劳厄的突破还没过半年。X射线衍射的规律业已移花接木，以一目了然的“布拉格定律”5闻名于世。
布拉格那年的圣诞节假期是在利兹大学度过的。父亲的新仪器和儿子的新理论在那里珠联璧合，将X射线衍射实验再度推向新高度。只是这时轮到儿子感觉失落了。因为父子同名，“布拉格定律”被物理学界想当然地认作他父亲的杰作。而老爸在《自然》杂志上言必“我儿子”的口气也令他十分沮丧。当物理学界群星荟萃的第二届索尔维会议在1913年召开时，汤姆森、劳厄和他父亲均躬逢其盛，却没有自己这个小字辈的份。好在他父亲心怀歉疚，在会上为儿子挣了面子。儿子收到一张寄自会场的明信片，在上面签名祝贺的有卢瑟福、已经离开专利局成为大学教授并因为相对论、光电效应和布朗运动名噪一时的爱因斯坦和先后获得1903年诺贝尔物理奖和1911年诺贝尔化学奖的法国化学家居里夫人（Marie Curie）。
1915年11月11日，劳厄接到来自斯德哥尔摩的电话。他赢得1914年的诺贝尔物理奖。那时他早已离开慕尼黑，也不再关心X射线。多年前，劳厄曾受普朗克委托前往瑞士伯尔尼的专利局拜访过爱因斯坦，对那位青年小职员钦佩不已。他与普朗克后来都专注于爱因斯坦发明的相对论。对劳厄来说，X射线只是他在慕尼黑时的一时兴起，取得成功后即急流勇退，回归他钟爱的相对论。
劳厄也不再只是“劳厄”。因为父亲获得世袭册封，他有了贵族头衔，成为“冯·劳厄”。但身外的变故更为巨大，以至于他连相对论也无力顾及。第一次世界大战已经打响一年多。为战争需要，冯·劳厄那时正在维尔茨堡大学忙于研制真空管器材，为战场上的通讯联络贡献力量。他因而无暇为诺贝尔奖欣喜。因为战争规模的扩大，发奖典礼也已经被搁置。
在战场对面，年轻的布拉格和他弟弟同时应征入伍，随英国军队奔赴土耳其前线。因为是物理学家，布拉格后来被改调比利时，在那里发挥特长研制以炮弹飞行噪音探测敌方炮兵阵地方位的设备。1915年9月，他22岁的弟弟在土耳其的恶战中为国捐躯。
他们的父亲留在英国，接受卢瑟福的征召投入探测德国潜水艇行踪的绝密项目。得到小儿子牺牲的消息时，他生硬地转告妻子一句“鲍勃走了”就继续全身心投入自己的任务。两个月后，他又收到信息，自己和大儿子一起获得1915年的诺贝尔物理奖。小辈的布拉格当时25岁，直到今天依然是科学类诺贝尔奖的最年轻获得者。他也差点失去这个机会。那年4月，德国军队在比利时战线上大规模施放毒气。布拉格幸运地躲过那场灾难。
27岁的莫斯利（Henry Moseley）没那么幸运。他在布拉格弟弟同一个战场上牺牲。莫斯利是卢瑟福在曼切斯特大学的实验室中最勤奋也前途无量的学生。在志愿入伍参战之前，他刚刚以实验证明X射线的确是能量极高、因而波长非常短的电磁波，还与玻尔一起用玻尔的原子模型解释了X射线在阴极射线管中产生的机制，解开这个让伦琴等众多物理学家为难多年的谜。6他的牺牲不仅震惊英国和美国的科学界，也令他失去获取诺贝尔奖的资格。可能作为补偿，1917年的诺贝尔物理奖授予他的同胞和同行、曾经在卡文迪许实验室研究X射线性质的巴克拉（Charles Barkla）。
因为战争影响，1916年的诺贝尔物理奖空缺。冯·劳厄、布拉格父子和巴克拉的X射线研究因而成为连续三届诺贝尔物理奖的主题，凸显这个新技术之重要性。战争期间，居里夫人也曾亲赴前线为法国军队装置自己设计、适合野战需求的X光机，拯救无数伤员的肢体和生命。
战争结束后的1920年6月，诺贝尔委员会在斯德哥尔摩举行盛大典礼，补发自1914年起就未及颁发的奖项。布拉格父子没有赴会。父亲在给朋友的信中抱怨，“我们不去，因为德国人大概会在那里。”
德国人确实在那里。作为大战之前独领风骚的科学强国，德国在科学类诺贝尔奖中一直保持绝对的优势。1920年补发的物理奖得主中除了冯·劳厄还有量子理论提出者普朗克。他终于在战后获得姗姗来迟的1918年诺贝尔物理奖。那年的诺贝尔化学奖更引人注目地颁发给德国化学家哈伯（Fritz Haber）。7在大战之前，哈伯发明人工合成氨技术，是化肥工业的鼻祖。这一极大提高农业收成、减少人类饥饿的贡献显然符合诺贝尔的条件。但哈伯同时也是战争中使用毒气——化学家贡献的又一个大规模杀人武器——的罪魁祸首。怀有丧子之痛的布拉格不愿同流合污8。
巴克拉参加了领奖仪式。他是来自德国敌对方的唯一参与着。
从一开始就意识到X射线医学价值的伦琴拒绝申请专利。他坚持这个能造福人类的技术应该全民无偿共享。赢得诺贝尔奖后，他将奖金的三分之一捐献给当年所在的维尔茨堡大学。他还拒绝了贵族册封，因而没有成为“冯·伦琴”。晚年的伦琴在战后德国的急剧通货膨胀中陷入破产绝境，于1923年因病去世。
与冯·劳厄的浅尝辄止相反，布拉格父子在战争结束后立即恢复X射线的衍射实验。父亲已经在伦敦大学学院有了新职位。儿子则回到卡文迪许实验室重操旧业。他们达成君子协定：父子俩分别测量有机物和无机物的晶格结构。需要避免的不只是无谓的重复，更是成果重叠会带来的不愉快。
那时，古老的晶体学正因为X射线衍射的出现焕发出新的青春。不计其数的化合物在等待人们透过表面华丽鉴赏内在的风采。然而，尽管踌躇满志，身为物理学家的布拉格父子也没能预料到这个神奇的技术竟会将他们引入一个更新、更精彩的领域，一窥生命遗传的秘密。
（待续）
I didn't think; I investigated.
His Majesty
我们在会议厅的柱子后面看不到主席台，却能听到那里人的讲话。
1纳米为0.000 000 001米。传统上，这个尺度的距离以“埃”（angstrom）为单位。1纳米等于10埃。
Bragg's Law
同为卢瑟福在曼彻斯特学生的还有达尔文的孙子 Charles Galton Darwin。他曾经协助莫斯利的实验，在战争期间又是布拉格在比利时前线测定炮兵阵地方位的助手。
因战争影响空缺的还有1916和1917年的诺贝尔化学奖，那之前的1915年奖获得者也是德国的化学家。诺贝尔生理学或医学奖则在1915至1918年连续四年空缺。
迟至两年后，他儿子才独自到斯德哥尔摩领取了两人的奖。