布拉格的威廉·亨利·布拉格
1895年发现X射线后，许多物理学家认为这是一种特殊的光——你可以用X射线在木头或手掌中的骨头上射钉子——它的性质应该与波一致。但是没有人能确定，因为没有人能明确证明X射线具有衍射等等性质。关键问题是进行衍射测试时，光栅间隙的大小应与测试对象的波长相当。每英寸20，000线的光栅适用于可见光。但X射线的能量远大于可见光，这意味着按照经典物理学的解释，它的波长要短得多——可能只有可见光波长的千分之一。做这么精细的光栅是绝对不可能的。
德国物理学家冯·劳厄认为，如果这样的光栅不能手工制作，自然创造可能行得通。自然界中的晶体被认为是由原子按照一定的规则排列而成，每一层只有几个原子厚。劳厄认为这些原子层之间的间隙可能是合适的，可以用作X射线衍射光栅。但由于原子是由原子层组成的固体，所以在另一端形成的图案会非常复杂，就像把几个光栅叠在一起一样。劳厄的老板、慕尼黑大学教授阿诺德·索末菲(Arnold sommerfeld)认为这个想法很荒谬，劝他不要在这上面浪费时间。但是在1912中，有两位同学证实了劳厄的预言。他们将一束X射线射向硫化锌晶体，并在感光板上捕捉到散射现象，这就是后来被称为劳厄的照片。感光板显影后，他们发现了亮点和暗点的圆形排列——衍射图样。劳厄证明了X射线具有波的性质。《自然》杂志称这一发现为“我们这个时代最伟大、最深刻的发现”。两年后，这一发现为劳厄赢得了诺贝尔奖。
这一发现有两大意义。首先，它表明X射线是波，这样科学家可以确定其波长，并制作仪器来区分不同的波长。像可见光一样，X射线也有不同的波长。但劳厄倡导的第二个领域产生了更丰硕的成果。一旦获得某种波长的光束，研究人员就可以利用X射线研究晶体光栅的空间排列:X射线晶体学已经成为第一个在原子水平上研究三维物质结构的探测器。
现代化学的创始人之一汉弗莱·戴维(Humphry davy)在鲍林进入加州理工学院前一个世纪就说过:“在获取知识的过程中，新工具的使用至关重要。不同时代的人取得不同成就的关键因素不是他们的自然智力水平，而是他们掌握的各种手段和人工资源。”x射线晶体学将成为一种强大的人工资源。
背后的理论很简单。研究人员面临三个因素:一定波长的X射线、一定结构的晶体光栅和衍射图样——它们之间存在简单的数学关系。知道了地图和另一个因素，我们可以推出第三个因素。许多最初的数学和实践技能是由布拉格和他的儿子开发的。他们在剑桥和曼彻斯特的实验室已经成为世界上最著名的X射线晶体学研究中心。1912、劳厄关于X射线的论文发表后，引起了布拉格父子的注意。当时，亨利·布拉格是利兹大学的物理学教授，劳伦斯·布拉格刚刚从剑桥大学卡文迪许实验室毕业，留在了实验室，开始从事科学研究。
理论上并不复杂，但在实际操作中，由于衍射图样相当复杂，拼凑晶体结构的过程需要耗费大量的时间和精力。早期的仪器都是自制的，质量很不稳定。晶体通常非常大，需要仔细提炼，以一定角度切割，精确放置，才能获得满意的衍射图样。如果成功获得劳厄照片，应该细致地测量每个点的位置和分布。然后是数学计算。即使是简单的晶体，在没有计算机的时代，也需要几个月的时间才能计算出每个晶体的结构。如果晶体过于复杂，基本晶体结构的晶胞中的原子数超过十个，那么X射线的衍射图样就会异常复杂，难以破解。整个过程有点像用自制的散弹枪射击装饰用的熟铁，然后通过分析跳弹的轨迹来推断熟铁的形状。
由于这些原因，研究对象只能局限于非常简单的晶体。然而，对这些简单晶体的研究产生了令人惊讶的结果。研究人员第一次可以使用工具了解晶体中单个原子的排列，并精确测量原子之间的距离和角度。布拉格父子解决的第一个晶体结构是岩盐，结果出人意料。整个晶体形成一个巨大的网格，每个钠离子被六个等距的氯离子包围，每个氯离子又被六个等距的钠离子包围。没有单一的氯化钠“分子”。这一发现震惊了理论化学领域，并立即引发了对盐在溶液中行为的新思考。布拉格实验室的另一个早期成功是发现了钻石的结构，这证实了早期化学家的理论。它纯粹是由碳原子组成的四面体。布拉格和他的儿子继续解决了其他几种晶体的结构，他们在劳厄之后一年分享了诺贝尔奖。
说到布拉格父子对科学的贡献，就不能不提到X射线衍射技术在现代分子生物学发展中的关键作用。所谓“X射线衍射技术”，就是通过晶体的X射线衍射图样与晶体原子排列的相互转换关系(相互傅里叶变换)，来精确确定原子在晶体中的空间位置。20世纪50年代初，剑桥大学卡文迪许实验室的沃森和克里克借助这项技术提出了DNA的双螺旋模型。到目前为止，这项技术仍然是研究生物大分子结构的主要手段。
老布拉格是一位科学家，他一方面坚持科学的“价值中立”，另一方面坚信科学会造福人类。不仅如此，作为一名社会活动家，“科学如何造福社会”是他一生的行动主题。由于科学技术的负面效应，他的信仰可能会受到一些人的怀疑，但这种人文传统有其永恒的价值，尤其是科学-技术-商业联盟仍然会主导人类的生活，至少在可预见的未来。
生活中，他善待世界，同意相处，然后独立走自己的路。也许是出于害羞，他似乎并不追求亲密的友谊。从1904到1907，在他与卢瑟福的密切通信中(有些长达34页)，我们只看到了关于科学研究的讨论。他经常读前任法拉第的日记，就像读朋友的来信一样，内心对它非常尊重和敬仰。这是一种“精神上的亲密关系”。
他的谦逊和博爱尤其表现在对待孩子的态度上。他的基本观点是:“孩子必须自由，绝对自由！”每当孩子们就重要问题征求他的意见时，他都会显得非常不安，“在椅子上来回走动，同情地喃喃自语，然后从椅子上站起来，试图改变谈话内容，直到最后感到筋疲力尽。”他会说“让我想想”，然后过一两天，他会发一封详细的建议信，信中“反对的意见都经过仔细考虑”；有时甚至为了表明自己的中立，提出一些离奇的建议，试图让孩子“自己判断”，“不被他的观点所束缚”也许最传奇的是，老布拉格是一位中年就开始研究活动的科学家。早年，他在澳大利亚一所不知名的大学里“兢兢业业地当老师，一直活到42岁”，回到英国后“短短几年就成了科学发言人”。这到底是怎么回事？答案令人回味:“答案或许就在漫长而快乐的流浪生活中。”“也许在澳大利亚度过的忙碌而快乐的20年，对一个预言家来说，就像沙漠中的岁月一样宝贵，让他有时间冷静地准备。”“他有时间去发现指导他生活的原则，整理他的思想”，而一旦“有了明确的原则，他的生活就像他的手稿一样有思想，几乎没有任何删改”！
他的“实用宗教观”很有意思:“你有一个好的想法，你努力去实现它；如果结果证实了你的想法，那么你可以把这个结论作为进一步的依据。在实验室里，在教育、文学和烹饪的任何训练中，在宗教里，都是如此。”对他来说，宗教信仰让他愿意冒着生命危险假设基督是对的，并通过毕生的博爱实验来检验。"