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二十世纪十大物理实验之八:卢瑟福ALPHA粒子散射实验暨量子力学发展史(四)

时间:2019-02-20来源:理学院点击:709

康普顿是个研究射线的专家。他既喜欢拉提琴,也喜欢打网球,而且由于出了名的力气大,不仅经常拉断琴弦,而且打出网球的速度简直比得上他研究的宇宙射线。当然他最喜欢的还是跑遍全球测量各地宇宙射线的强度。

一次,他带上设备远赴墨西哥。在站台上,人们看到一个轻松的美国绅士手拄文明棍,后面跟着一大队被仪器压弯了腰的墨西哥小伙,警察检查行李的时候,认定他那宝贝仪器是用来造炸弹用的。可怜的康普顿即使衣冠楚楚,也不得不在龌龊的拘留室中留了一宿。

康普顿将X射线入射到石墨晶体上,并在其背面测得散射的X射线的波长有位移。这称为康普顿效应。

用康普顿自己在的论文《X射线在轻元素上散射的量子理论》作出的结语来说:“对这个理论的实验证明,非常令人信服地证明,辐射光子既带有能量,有带有定向的动量。”

看来原有的观念需要再次更新,人们不得不尴尬地接受光既是粒子,也是波的看法。

不要感到不习惯,这里蕴藏着一个更本质的思想,直接促使了量子力学的诞生,可是纵使天才如爱因斯坦当时也没有深想下去。

1911年的第一界索尔维会议的气氛是沉闷的。

索尔维本人是个比利时的化学工业家,曾因获得氨碱法制碱的专利而发了大财。这位科学致富的知识分子对物理学,尤其是理论物理学情有独钟,虽然自己在这方面无甚造诣,却可以请到世界上第一流的理论物理学家来到布鲁塞尔召开国际性物理会议。

这次会议聚集了二十三位欧洲一等一的物理学人才。他们面无表情地听完了普朗克和爱因斯坦的报告。即使在距提出普朗克常数11年之久,普朗克仍小心翼翼地用上假设的字眼儿。而爱因斯坦的狭义相对论在那时也不过被认为是毛头小伙变的魔术而已。

两个宇宙常数,hc都在那时提出,它们一个代表宏观,一个代表微观,但都没得到一致的确认。光速c是相对论中必不可少的基础,而没有普朗克常数,后来的量子力学无从谈起。

最后,会议的发起者,老态龙钟的洛仑兹站起来发言,老人的声音有些含混:

“非常有可能,在我们这些人在这里讨论这些复杂混乱的问题时,在地球上某个僻静的角落,某一个思想家已经解决了它。”

所有在座的人都沉默不语。

没有人料到路该怎么走下去,因为此时26岁的尼尔斯•玻尔还在卡文迪许实验室的卢瑟福手下当助手,每天揉着红红的眼睛苦无收获。

11岁的维也纳中学生泡利深更半夜一个人跑到野外观察星象。

10岁的海森堡已经可以流畅地奏出巴赫的狂想曲。

9岁的狄拉克经常沉默地缩在教室一角。

3岁的朗道已显现顽强执拗的天性。

尼尔斯•玻尔是一个典型的丹麦人,尤其令人难忘的是他的大鼻子。如果看到他父亲和兄弟的照片,就会明白这是他们家族的标志之一。

小时候玻尔就活泼好动,他经常喜欢顺着螺旋型的爬梯攀到钟塔的最顶一层,每每会引起在塔下的教堂中祈祷的大人们的阵阵惊叫。更奇怪的是小玻尔这么做既不是和伙伴们好勇斗狠,也不是为了眺望远处海港里的片片白帆,而仅仅想了解大钟的指针到底是怎么转动的。

很难想象一个几岁的小孩会对密密麻麻的齿轮感兴趣。但在玻尔家里看来这绝对算不上好事,这是玻尔的父亲一次下班回来发现玻尔坐在地上把家里唯一的大挂钟解构成一堆齿轮和发条时深刻意识到的。

很快小玻尔成为家里的义务修理师,但是经玻尔修理过的东西显然起色不大。慢慢大家发现,与其说玻尔是想把它修好,还不如说他仅仅是想了解其中的结构而已。

一次,玻尔选中了父亲那辆还算新的脚踏车,不过这可是个大家伙,一个人对付不了。玻尔发动了自己的小伙伴们,孩子们一番努力将车的飞轮卸了下来。到往上在装的时候可就犯了难。这时玻尔发挥了自己的天赋的领导才能,他有条不紊地指挥这个扶住车子,那个紧上螺丝,大家忙了一上午总算装拼成功,虽然第二天玻尔倒霉的父亲刚骑上去不久,飞轮就在主人的惊呼声中远远地飞了出去。

这是玻尔第一次认识到合作的重要性,有些事情纵使是天才也不能独自完成的,若干年后玻尔组织一批人像拆卸那辆自行车一般拆卸原子时,心中的想法也是一样的。

在玻尔读书的时候,小伙子在物理和数学上的逼人才气已经展现出来。他的弟弟海拉德,拆卸飞轮时的“帮凶”之一,亦是聪敏过人。在球场上,兄弟俩一个充任中卫,一个担当门将。但是球风凶悍的海拉德的辛苦往往被漫不经心的门将玻尔所废弃。往往当球朝球门直飞来的时候,玻尔的脑子里还在转着些复杂的公式。他命中注定不是来扑救这种黑白相间的足球的,而是一种叫原子的小球的。

这时的玻尔在学生中的印象是迟钝,不光踢球时如此,平时任何一件事反应最慢的就是此君。和小时相反,现在的玻尔更喜欢沉迷于哲学思辨中。除了哲学和足球之外,自小就手拙的玻尔更喜欢跑到实验室里去。尽管实验室的老师并不欢迎这个创造了一年内打破玻璃器皿的最高记录的学生。

(版权所有:meemei 原作)

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