089章 X射線(xiàn)受輕元素散射的量子理論

　　“李，我想讓你看看我的論文。”

　　亞瑟·康普頓打開(kāi)公文包，取出一沓手稿。

　　李康平接過(guò)手稿快速閱讀。

　　亞瑟·康普頓的這篇論文名為《X射線(xiàn)受輕元素散射的量子理論》。

　　“從量子理論的觀(guān)點(diǎn)看，可以假設(shè)：任一特殊的X射線(xiàn)量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗于某個(gè)特殊的電子，這電子轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)又將射線(xiàn)向某一特殊的方向散射，這個(gè)方向與入射束成某個(gè)角度。輻射量子路徑的彎折引起動(dòng)量發(fā)生變化。結(jié)果，散射電子以一等于X射線(xiàn)動(dòng)量變化的動(dòng)量反沖……”

　　“……散射射線(xiàn)的能量等于入射射線(xiàn)的能量減去散射電子反沖的動(dòng)能。由于散射射線(xiàn)應(yīng)是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例的減小。因此，根據(jù)量子理論，我們可以期待散射射線(xiàn)的波長(zhǎng)比入射射線(xiàn)大。散射輻射的強(qiáng)度在原始X射線(xiàn)的前進(jìn)方向要比反方向大，正如實(shí)驗(yàn)測(cè)得的那樣。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下……”

　　康普頓在論文里畫(huà)出了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖，并羅列了主要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　李康平一邊看論文一邊說(shuō)：“亞瑟，你的實(shí)驗(yàn)看上去不錯(cuò)?！?p>　　康普頓解釋道：“我特制了一臺(tái)X射線(xiàn)分光儀，X射線(xiàn)管也是我自己設(shè)計(jì)和吹制的。管子的靶和石墨散射器靠的很近，測(cè)量用的可調(diào)象限靜電計(jì)是我和卡爾一起改裝的，這些措施大大提高了X射線(xiàn)散射實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)靈敏度，所以我得到了這組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！?p>　　亞瑟·康普頓提到的卡爾是他的哥哥卡爾·康普頓，看起來(lái)親兄弟一同上陣了。

　　“美妙的實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)美妙?！?p>　　李康平稱(chēng)贊道，遂繼續(xù)讀論文。

　　“根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒，考慮到相對(duì)論效應(yīng)，得散射波長(zhǎng)為：Δλ=（2h/mc）sin^2（1/2θ）。其中Δλ為入射波長(zhǎng)λ0與散射波長(zhǎng)λθ之差，h為普朗克常數(shù)，c為光速，m為電子的靜止質(zhì)量，θ為散射角。”

　　“K.P.李于1921年2月在《物理評(píng)論》上發(fā)表了《黑體輻射和光量子》，他在文中指出：從光量子理論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，干涉現(xiàn)象可以與光原子的集合聯(lián)系起來(lái)，這些光原子不是相互獨(dú)立的，而是相干的?！?p>　　“我認(rèn)為K.P.李的觀(guān)點(diǎn)應(yīng)該是成立的。并且，我觀(guān)察到波長(zhǎng)變動(dòng)可以借助于光量子理論，且通過(guò)守恒定律來(lái)解釋?zhuān)哼@種密切的數(shù)字符合似乎意味著，我們應(yīng)該把散射過(guò)程看成一種量子現(xiàn)象，而非經(jīng)典定律。”

　　亞瑟·康普頓寫(xiě)文的口吻比較溫和，他頻繁使用“應(yīng)該”、“似乎”、“可能”、“或許可以期待”等字眼。

　　李康平看懂了，這篇《X射線(xiàn)受輕元素散射的量子理論》其實(shí)就是康普頓效應(yīng)。

　　康普頓效應(yīng)----量子力學(xué)永遠(yuǎn)的神之一。

　　物質(zhì)波-----量子力學(xué)另一個(gè)永遠(yuǎn)的神。

　　康普頓效應(yīng)、物質(zhì)波是一伙的，所以李康平無(wú)條件支持康普頓的《X射線(xiàn)受輕元素散射的量子理論》。

　　李康平高興的大喊大叫：“亞瑟，你做了一項(xiàng)了不起的實(shí)驗(yàn)，你提出了一個(gè)偉大的學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)！沒(méi)錯(cuò)，我們應(yīng)該把散射過(guò)程看成一種量子現(xiàn)象！光量子學(xué)說(shuō)毫無(wú)疑問(wèn)是正確的！我太開(kāi)心了，亞瑟，我為你感到驕傲！嘿，房間里有酒嗎，我想喝酒！”

　　“李，別高興的太早，我覺(jué)得這篇論文有些地方需要修改，這也是我這次來(lái)紐約和你見(jiàn)面的主要原因?！?p>　　兩人徹夜長(zhǎng)談，就學(xué)術(shù)問(wèn)題展開(kāi)了深入的探討。

　　支持經(jīng)典的光的波動(dòng)理論的物理學(xué)家，我們稱(chēng)之為舊派。

　　支持光量子理論的物理學(xué)家，我們稱(chēng)之為新派。

　　光量子理論說(shuō)光不僅具有波動(dòng)性，而且具有粒子性，即光具有波粒二象性。

　　愛(ài)因斯坦早在1905年就提出了光量子學(xué)說(shuō)，又在1916年進(jìn)行了補(bǔ)充完善。利用光量子學(xué)說(shuō)，愛(ài)因斯坦完美解釋了光電效應(yīng)，并給出了光電方程。

　　羅伯特·密立根于1916年通過(guò)光電實(shí)驗(yàn)證明了光電效應(yīng)的正確性，這么看來(lái)，愛(ài)因斯坦似乎勝利了。

　　搞笑的是，羅伯特·密立根做光電實(shí)驗(yàn)時(shí)是經(jīng)典理論的支持者，他想要通過(guò)實(shí)驗(yàn)推翻光量子學(xué)說(shuō)，從而證明經(jīng)典理論的正確性。

　　不管出于什么初衷，羅伯特·密立根的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是光量子學(xué)說(shuō)強(qiáng)有力的證據(jù)。

　　愛(ài)因斯坦獲得1921年諾物獎(jiǎng)的主要理由就是他在光電效應(yīng)領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)。

　　光量子學(xué)說(shuō)被密立根的實(shí)驗(yàn)所證明，且愛(ài)因斯坦因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)，那么愛(ài)因斯坦大獲全勝了嗎？

　　好像并沒(méi)有。

　　現(xiàn)如今仍有大量的舊派物理學(xué)家堅(jiān)定的支持光的波動(dòng)理論。

　　這是為什么呢？

　　是他們太過(guò)愚蠢嗎？

　　亞瑟·康普頓剛才說(shuō)了，在這場(chǎng)基礎(chǔ)理論基本問(wèn)題的戰(zhàn)爭(zhēng)中，誰(shuí)輸了，誰(shuí)就會(huì)垮臺(tái)。

　　你笑舊派氣數(shù)已盡，舊派笑你無(wú)稽之談。

　　學(xué)術(shù)王朝的更替必然涉及激烈的斗爭(zhēng)，而這種斗爭(zhēng)不僅僅是純粹的學(xué)術(shù)性斗爭(zhēng)，也牽扯到了其他因素。

　　亞瑟·康普頓在他的論文中引用了李康平的論文《黑體輻射和光量子》，在戰(zhàn)略層面，亞瑟·康普頓、李康平是學(xué)術(shù)思想高度一致的戰(zhàn)略性盟友。

　　也就是說(shuō)，在光的本性這個(gè)基本問(wèn)題上，亞瑟·康普頓、李康平屬于新派，他倆站在愛(ài)因斯坦這邊，他倆是光量子學(xué)說(shuō)的堅(jiān)定支持者。

　　天色蒙蒙亮，不知不覺(jué)過(guò)了一夜。

　　略顯疲倦的李康平說(shuō)道：“亞瑟，你的X射線(xiàn)散射實(shí)驗(yàn)比密立根教授的光電實(shí)驗(yàn)更前進(jìn)了一步，你不但考慮到了能量守恒，還考慮了動(dòng)量守恒。那么我們面臨的問(wèn)題是，C.G.達(dá)爾文為什么要那樣寫(xiě)？”

　　C.G.達(dá)爾文的態(tài)度其實(shí)是比較曖昧的，他說(shuō)光量子學(xué)說(shuō)、光的波動(dòng)理論勢(shì)如水火，兩者只能存活一個(gè)。但C.G.達(dá)爾文并未明確表態(tài)他究竟是支持光量子學(xué)說(shuō)，還是支持光的波動(dòng)理論。

　　可以肯定的是，C.G.達(dá)爾文認(rèn)為守恒定律應(yīng)該被放棄。

　　而亞瑟·康普頓以守恒定律為基礎(chǔ)設(shè)定，寫(xiě)出了《X射線(xiàn)受輕元素散射的量子理論》這篇論文。

　　C.G.達(dá)爾文的爺爺可以說(shuō)是人類(lèi)歷史上最杰出的科學(xué)家之一。

　　C.G.達(dá)爾文這位年輕的英國(guó)科學(xué)家雖有點(diǎn)名氣，卻遠(yuǎn)未達(dá)到他爺爺?shù)哪欠N程度。

　　李康平、康普頓心里有數(shù)，C.G.達(dá)爾文只不過(guò)是位打手，我們可以忽視C.G.達(dá)爾文，而我們必須重視C.G.達(dá)爾文身后的真正大佬尼爾斯·玻爾。