089章 X射线受轻元素散射的量子理论
“李，我想让你看看我的论文。” 亚瑟·康普顿打开公文包，取出一沓手稿。 李康平接过手稿快速阅读。 亚瑟·康普顿的这篇论文名为《x射线受轻元素散射的量子理论》。 “从量子理论的观点看，可以假设：任一特殊的x射线量子不是被辐射器中所有电子散射，而是把它的全部能量耗于某个特殊的电子，这电子转过来又将射线向某一特殊的方向散射，这个方向与入射束成某个角度。辐射量子路径的弯折引起动量发生变化。结果，散射电子以一等于x射线动量变化的动量反冲……” “……散射射线的能量等于入射射线的能量减去散射电子反冲的动能。由于散射射线应是一完整的量子，其频率也将和能量同比例的减小。因此，根据量子理论，我们可以期待散射射线的波长比入射射线大。散射辐射的强度在原始x射线的前进方向要比反方向大，正如实验测得的那样。实验设计及实验结果如下……” 康普顿在论文里画出了实验设计图，并罗列了主要的实验数据。 李康平一边看论文一边说：“亚瑟，你的实验看上去不错。” 康普顿解释道：“我特制了一台x射线分光仪，x射线管也是我自己设计和吹制的。管子的靶和石墨散射器靠的很近，测量用的可调象限静电计是我和卡尔一起改装的，这些措施大大提高了x射线散射实验的检测灵敏度，所以我得到了这组实验数据。” 亚瑟·康普顿提到的卡尔是他的哥哥卡尔·康普顿，看起来亲兄弟一同上阵了。 “美妙的实验，相当美妙。” 李康平称赞道，遂继续读论文。 “根据能量守恒和动量守恒，考虑到相对论效应，得散射波长为：Δλ=（2h/mc）sin^2（1/2θ）。其中Δλ为入射波长λ0与散射波长λθ之差，h为普朗克常数，c为光速，m为电子的静止质量，θ为散射角。” “k.p.李于1921年2月在《物理评论》上发表了《黑体辐射和光量子》，他在文中指出：从光量子理论的观点来看，干涉现象可以与光原子的集合联系起来，这些光原子不是相互独立的，而是相干的。” “我认为k.p.李的观点应该是成立的。并且，我观察到波长变动可以借助于光量子理论，且通过守恒定律来解释：这种密切的数字符合似乎意味着，我们应该把散射过程看成一种量子现象，而非经典定律。” 亚瑟·康普顿写文的口吻比较温和，他频繁使用“应该”、“似乎”、“可能”、“或许可以期待”等字眼。 李康平看懂了，这篇《x射线受轻元素散射的量子理论》其实就是康普顿效应。 康普顿效应----量子力学永远的神之一。 物质波-----量子力学另一个永远的神。 康普顿效应、物质波是一伙的，所以李康平无条件支持康普顿的《x射线受轻元素散射的量子理论》。 李康平高兴的大喊大叫：“亚瑟，你做了一项了不起的实验，你提出了一个伟大的学术观点！没错，我们应该把散射过程看成一种量子现象！光量子学说毫无疑问是正确的！我太开心了，亚瑟，我为你感到骄傲！嘿，房间里有酒吗，我想喝酒！” “李，别高兴的太早，我觉得这篇论文有些地方需要修改，这也是我这次来纽约和你见面的主要原因。” 两人彻夜长谈，就学术问题展开了深入的探讨。 支持经典的光的波动理论的物理学家，我们称之为旧派。 支持光量子理论的物理学家，我们称之为新派。 光量子理论说光不仅具有波动性，而且具有粒子性，即光具有波粒二象性。 爱因斯坦早在1905年就提出了光量子学说，又在1916年进行了补充完善。利用光量子学说，爱因斯坦完美解释了光电效应，并给出了光电方程。 罗伯特·密立根于1916年通过光电实验证明了光电效应的正确性，这么看来，爱因斯坦似乎胜利了。 搞笑的是，罗伯特·密立根做光电实验时是经典理论的支持者，他想要通过实验推翻光量子学说，从而证明经典理论的正确性。 不管出于什么初衷，罗伯特·密立根的实验结果是光量子学说强有力的证据。 爱因斯坦获得1921年诺物奖的主要理由就是他在光电效应领域的研究贡献。 光量子学说被密立根的实验所证明，且爱因斯坦因此获得诺贝尔奖，那么爱因斯坦大获全胜了吗？ 好像并没有。 现如今仍有大量的旧派物理学家坚定的支持光的波动理论。 这是为什么呢？ 是他们太过愚蠢吗？ 亚瑟·康普顿刚才说了，在这场基础理论基本问题的战争中，谁输了，谁就会垮台。 你笑旧派气数已尽，旧派笑你无稽之谈。 学术王朝的更替必然涉及激烈的斗争，而这种斗争不仅仅是纯粹的学术性斗争，也牵扯到了其他因素。 亚瑟·康普顿在他的论文中引用了李康平的论文《黑体辐射和光量子》，在战略层面，亚瑟·康普顿、李康平是学术思想高度一致的战略性盟友。 也就是说，在光的本性这个基本问题上，亚瑟·康普顿、李康平属于新派，他俩站在爱因斯坦这边，他俩是光量子学说的坚定支持者。 天色蒙蒙亮，不知不觉过了一夜。 略显疲倦的李康平说道：“亚瑟，你的x射线散射实验比密立根教授的光电实验更前进了一步，你不但考虑到了能量守恒，还考虑了动量守恒。那么我们面临的问题是，c.g.达尔文为什么要那样写？” c.g.达尔文的态度其实是比较暧昧的，他说光量子学说、光的波动理论势如水火，两者只能存活一个。但c.g.达尔文并未明确表态他究竟是支持光量子学说，还是支持光的波动理论。 可以肯定的是，c.g.达尔文认为守恒定律应该被放弃。 而亚瑟·康普顿以守恒定律为基础设定，写出了《x射线受轻元素散射的量子理论》这篇论文。 c.g.达尔文的爷爷可以说是人类历史上最杰出的科学家之一。 c.g.达尔文这位年轻的英国科学家虽有点名气，却远未达到他爷爷的那种程度。 李康平、康普顿心里有数，c.g.达尔文只不过是位打手，我们可以忽视c.g.达尔文，而我们必须重视c.g.达尔文身后的真正大佬尼尔斯·玻尔。