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《逆流之我是學霸》八十九章 X射線受輕元素散射的量子理論
  “李,我想讓你看看我的論文。”

  亞瑟·康普頓打開公文包,取出一遝手稿。

  李康平接過手稿快速閱讀。

  亞瑟·康普頓的這篇論文名為《X射線受輕元素散射的量子理論》。

  “從量子理論的觀點看,可以假設:任一特殊的X射線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於某個特殊的電子,這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射,這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果,散射電子以一等於X射線動量變化的動量反衝……”

  “……散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子,其頻率也將和能量同比例的減小。因此,根據量子理論,我們可以期待散射射線的波長比入射射線大。散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大,正如實驗測得的那樣。實驗設計及實驗結果如下……”

  康普頓在論文裡畫出了實驗設計圖,並羅列了主要的實驗數據。

  李康平一邊看論文一邊說:“亞瑟,你的實驗看上去不錯。”

  康普頓解釋道:“我特製了一台X射線分光儀,X射線管也是我自己設計和吹製的。管子的靶和石墨散射器靠的很近,測量用的可調象限靜電計是我和卡爾一起改裝的,這些措施大大提高了X射線散射實驗的檢測靈敏度,所以我得到了這組實驗數據。”

  亞瑟·康普頓提到的卡爾是他的哥哥卡爾·康普頓,看起來親兄弟一同上陣了。

  “美妙的實驗,相當美妙。”

  李康平稱讚道,遂繼續讀論文。

  “根據能量守恆和動量守恆,考慮到相對論效應,得散射波長為:Δλ=(2h/mc)sin^2(1/2θ)。其中Δλ為入射波長λ0與散射波長λθ之差,h為普朗克常數,c為光速,m為電子的靜止質量,θ為散射角。”

  “K.P.李於1921年2月在《物理評論》上發表了《黑體輻射和光量子》,他在文中指出:從光量子理論的觀點來看,干涉現象可以與光原子的集合聯系起來,這些光原子不是相互獨立的,而是相乾的。”

  “我認為K.P.李的觀點應該是成立的。並且,我觀察到波長變動可以借助於光量子理論,且通過守恆定律來解釋:這種密切的數字符合似乎意味著,我們應該把散射過程看成一種量子現象,而非經典定律。”

  亞瑟·康普頓寫文的口吻比較溫和,他頻繁使用“應該”、“似乎”、“可能”、“或許可以期待”等字眼。

  李康平看懂了,這篇《X射線受輕元素散射的量子理論》其實就是康普頓效應。

  康普頓效應量子力學永遠的神之一。

  物質波量子力學另一個永遠的神。

  康普頓效應、物質波是一夥的,所以李康平無條件支持康普頓的《X射線受輕元素散射的量子理論》。

  李康平高興的大喊大叫:“亞瑟,你做了一項了不起的實驗,你提出了一個偉大的學術觀點!沒錯,我們應該把散射過程看成一種量子現象!光量子學說毫無疑問是正確的!我太開心了,亞瑟,我為你感到驕傲!嘿,房間裡有酒嗎,我想喝酒!”

  “李,別高興的太早,我覺得這篇論文有些地方需要修改,這也是我這次來紐約和你見面的主要原因。

”  兩人徹夜長談,就學術問題展開了深入的探討。

  支持經典的光的波動理論的物理學家,我們稱之為舊派。

  支持光量子理論的物理學家,我們稱之為新派。

  光量子理論說光不僅具有波動性,而且具有粒子性,即光具有波粒二象性。

  愛因斯坦早在1905年就提出了光量子學說,又在1916年進行了補充完善。利用光量子學說,愛因斯坦完美解釋了光電效應,並給出了光電方程。

  羅伯特·密立根於1916年通過光電實驗證明了光電效應的正確性,這麽看來,愛因斯坦似乎勝利了。

  搞笑的是,羅伯特·密立根做光電實驗時是經典理論的支持者,他想要通過實驗推翻光量子學說,從而證明經典理論的正確性。

  不管出於什麽初衷,羅伯特·密立根的實驗結果是光量子學說強有力的證據。

  愛因斯坦獲得1921年諾物獎的主要理由就是他在光電效應領域的研究貢獻。

  光量子學說被密立根的實驗所證明,且愛因斯坦因此獲得諾貝爾獎,那麽愛因斯坦大獲全勝了嗎?

  好像並沒有。

  現如今仍有大量的舊派物理學家堅定的支持光的波動理論。

  這是為什麽呢?

  是他們太過愚蠢嗎?

  亞瑟·康普頓剛才說了,在這場基礎理論基本問題的戰爭中,誰輸了,誰就會垮台。

  你笑舊派氣數已盡,舊派笑你無稽之談。

  學術王朝的更替必然涉及激烈的鬥爭,而這種鬥爭不僅僅是純粹的學術性鬥爭, 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》,在戰略層面,亞瑟·康普頓、李康平是學術思想高度一致的戰略性盟友。

  也就是說,在光的本性這個基本問題上,亞瑟·康普頓、李康平屬於新派,他倆站在愛因斯坦這邊,他倆是光量子學說的堅定支持者。

  天色蒙蒙亮,不知不覺過了一夜。

  略顯疲倦的李康平說道:“亞瑟,你的X射線散射實驗比密立根教授的光電實驗更前進了一步,你不但考慮到了能量守恆,還考慮了動量守恆。那麽我們面臨的問題是,C.G.達爾文為什麽要那樣寫?”

  C.G.達爾文的態度其實是比較曖昧的,他說光量子學說、光的波動理論勢如水火,兩者只能存活一個。但C.G.達爾文並未明確表態他究竟是支持光量子學說,還是支持光的波動理論。

  可以肯定的是,C.G.達爾文認為守恆定律應該被放棄。

  而亞瑟·康普頓以守恆定律為基礎設定,寫出了《X射線受輕元素散射的量子理論》這篇論文。

  C.G.達爾文的爺爺可以說是人類歷史上最傑出的科學家之一。

  C.G.達爾文這位年輕的英國科學家雖有點名氣,卻遠未達到他爺爺的那種程度。

  李康平、康普頓心裡有數,C.G.達爾文只不過是位打手,我們可以忽視C.G.達爾文,而我們必須重視C.G.達爾文身後的真正大佬尼爾斯·玻爾。
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