第412章 论文发表!光的波粒二象性被证明!
作者:虚空圣堂   从剑桥留学生到物理学之神最新章节     
    吴有训不愧是华夏物理学的天才。
    他直接根据李奇维的理论,把原本无意间发现的康普顿效应给设计出来了。
    “既然我们想验证光具有动量,那就直接让它和物质相撞就行。”
    “然后观察光在碰撞之后,是否有动量的改变。”
    康普顿问道:“那要怎么测量光的动量呢?”
    吴有训笑道:“布鲁斯教授的论文里不是有公式了吗?”
    康普顿恍然大悟,“你是说p=hv/c。”
    吴有训点头道:
    “如果动量p改变,由于h和c都是常数,那么就意味着频率v会改变。”
    “为了方便,我们用波长λ来代替v。”
    “根据光速=波长x频率,即c=λxv。”
    “代入后可得p=h/λ。”
    “这是用波长来表示光量子的动量。”
    “好了,现在我们可以设计一种这样的实验。”
    “因为x射线就是光的一种,所以我们选用它是完全没问题的。”
    “当x射线与物质作用时,由于原子内部大部分都是空的,所以大部分x射线都会直接穿透,不发生作用。”
    “但是肯定有一小部分x射线会与电子发生碰撞。”
    “光量子和电子的碰撞就是两个台球碰撞一样。”
    “在这个过程中就会发生动量的变化。”
    “光量子会把自己的一部分动量,通过碰撞传递给电子。”
    “光量子的动量降低,电子的动量增大。”
    “那么根据公式p=h/λ,当p降低时,说明λ是增大的。”
    “也就是说与电子碰撞后的光量子,它们的波长应该是变大的。”
    “只要我们能检测到这些变大的波长,那就足以说明光具有动量。”
    “从而证明了光确实具有粒子性。”
    “即:光的波粒二象性是正确的。”
    当吴有训说完实验思路后,康普顿只觉得世界是如此美妙。
    他完全被吴有训的天才折服了。
    “吴,我真是爱死你了。”
    “我研究了那么多年光的波粒二象性,都比不上你今天讲的内容。”
    “这就是所谓的天才吗?”
    “那我们如何测量碰撞后x射线的波长呢?”
    “现在可没有什么仪器能直接测量光的波长。”
    吴有训早有准备,只见他在纸上唰唰写下推导过程。
    “我们没必要直接测量波长的精确值。”
    “只要算出碰撞前后波长的差值就可以。”
    “如果差值为正,那么就说明碰撞后的波长是大于碰撞前的波长的。”
    “x射线与电子碰撞后,散射后的x射线肯定会发生角度的变化。”
    “即入射x射线和散射x射线之间,会形成一个夹角θ。”
    “那么根据能量守恒定律,最终我们会得出波长差值和这个夹角的关系。”
    “你看,就是这个”
    说着,吴有训还配了一张示意图。
    “至于如何显现x射线的轨迹,我想我们正好可以使用到一个仪器。”
    康普顿问道:“什么仪器?”
    吴有训笑道:“威尔逊云室!”
    “我最近研究过这个仪器,发现它对于观察微观粒子的轨迹特别好用。”
    “我们可以让碰撞过程在威尔逊云室中发生,这样就能直接在里面测量角度了。”
    “咱们实验室的这台云室应该是改进后,效果很好。”
    此刻,康普顿已经兴奋的瞪大双眼。
    吴有训的推导简直是天衣无缝。
    如此一来,实验就变得更加简单。
    只要测量x射线在碰撞前和碰撞后的角度差,就能计算出它们的波长差。
    从而证明波长确实发生了变化。
    最后证明光量子的动量发生变化。
    一环扣一环,逻辑严密。
    最后,康普顿问了一个至关重要的问题。
    “吴,你怎么知道x射线与物质相互作用后,会发生这种效应呢?”
    “x射线已经被研究那么多年了,它与物质的碰撞也有很多人研究。”
    “但是我从没听说过,有谁发现碰撞后波长会变长的。”
    “我只是从理论上分析而已。”
    “至于实验具体是什么情况,只有做了才知道。”
    “其他人发现不了,不代表就不存在。”
    “而是因为他们没有理论指导,或许出现了这种现象,但被忽略了。”
    “而现在,我们是带着答案找过程,那就容易很多。”
    “康普顿,振作起来,我相信我们一定很成功。”
    康普顿听完吴有训的分析,发现对方说的确实有道理。
    “你他娘的还真是个天才!”
    于是,二人就立刻开始实验。
    他们首先使用的材料是石墨晶体。
    因为石墨比较薄,比较容易测量角度。
    在经过一个多月的疯狂测试后,石墨与x射线的碰撞实验,大获成功。
    他们俩终于发现了x射线的波长变长的现象。
    这绝对是一种全新的物理现象。
    只有用布鲁斯教授的光的波粒二象性才能完美解释。
    用传统物理学没有办法解释这种现象。
    吴有训和康普顿相拥而笑。
    但是他们没有停下来放松,因为一种材料可能会存在误差。
    于是,他们继续测试了其它种类的材料。
    直到今天。
    吴有训笑道:“康普顿,这应该是第十种材料了吧。”
    康普顿这些天早已累的虚脱,但他却无比开心。
    “没错,十种材料,全部都发现了波长变长的情况。”
    “这充分说明这种现象和材料本身无关,就是光的性质。”
    “吴,我们俩证明光的波粒二象性了。”
    “哦,上帝啊,我现在不会是在做梦吧。”
    说完,他狠狠地捏了自己的脸,痛的哇哇叫。
    但是痛却快乐着。
    他康普顿是别人眼中的愣头青。
    博士选了一个最难的课题,差点没有毕业。
    毕业后,没有去找大佬跟着学习,反而和一个本科生混在了一起。
    虽然这个本科生是物理奥赛金牌得主,但那不意味就能做出真正的物理成就。
    但是他依然没有任何犹豫,和吴有训成为了搭档。
    因为当初在婆罗洲时,二人就一见投缘。
    他们二人本来都可以跟着大佬。
    康普顿可以跟着密立根教授,吴有训更是可以跟着布鲁斯教授。
    但是二人都没有这样做,或许这就是天意。
    康普顿用只有自己能听到的声音说道:“吴,谢谢你。”
    吴有训也开心的笑了。
    这一刻,他想到了很多。
    这段时间,外面对他的风言风语,他其实都知道。
    一个华夏人,竟然想自不量力地靠自己做出原创研究。
    “他以为他是布鲁斯教授啊。”
    吴有训知道自己的奥赛金牌光环,此时变成了他的压力。
    如果他失败了,那么那些嘲讽的人,就会借此贬低华夏,顺带贬低物理奥赛的含金量。
    没有人会在意学术研究的时间问题。
    那些人只知道布鲁斯教授亲自发话,说吴有训能证明。
    那么他就必须立刻马上做出实验,否则就会受到攻讦。
    想到这里,吴有训轻轻一笑。
    “你们注定会失败。”
    “因为校长早已说过,天命在华夏。”
    吴有训终于证明了自己。
    在没有任何人的指导下,他凭借自己,从头到尾设计了实验。
    虽然这个实验的原理听起来很简单,但是做起来后,难度远远超越了他的想象。
    甚至在刚开始的二十多天,他和康普顿根本找不到碰撞后的x射线。
    这让二人一度心灰意冷。
    但是,倔强的他没有放弃。
    因为他相信自己的分析,更相信校长,那个在他心中如神一般的人物。
    直到此刻,吴有训才明白校长到底有多伟大。
    他费尽所有心血,把毕生的智慧都压榨了出来。
    吴有训知道,自己的论文一旦发表,肯定会轰动物理学界。
    他本人也不会动不动就被冠上“奥赛金牌”的称号。
    而是变成了“天才物理学家吴有训”。
    但是,他拼尽一切的成就,也仅仅只是证明了校长随手一篇的论文。
    由此可见,他与校长之间的差距有多大。
    所谓的天才与校长的差距有多大。
    不过吴有训并没有因此而气馁。
    他笑着摇摇头。
    “我为什么要和校长比呢?”
    “他是天上的太阳,照耀的是整片华夏大地。”
    “而我就是大地上的一棵树,我只要保证我所在的区域能够水土丰沃就可以。”
    “我靠我自己证明了,华夏本土也可以产生科学家,这就足够了。”
    “再往后,我就要像校长一样,保持研究的同时,注意培养后辈。”
    “文明之火,生生不息。”
    这一刻,吴有训的心境发生了变化。
    “校长,我终于明白您的苦心了。”
    “要是当初我请求成为您的博士生,您恐怕一定会失望吧。”
    “您想要的是一个自力更生的华夏,而不是一个只能依附别人的华夏。”
    李奇维努力了十九年,他的心血在吴有训身上得到了完美体现。
    吴有训不再是真实历史上,那个在论文上只出现一个名字的华夏人。
    他不再是康普顿的学生,在国际物理学领域可有可无的存在。
    ——1919年7月20日。
    《自然》封面发表了吴有训和康普顿的论文。
    题目是《x射线受元素散射的量子理论》。
    在论文中,二人首先阐述了他们发现的一种全新现象。
    即x射线与物质相互作用后,散射后的x射线的波长会变长。
    使用光的波粒二象性理论能够完美解释这个现象。
    论文一经发出,瞬间轰动了整个物理学界。
    “哦,上帝啊!光的波粒二象性竟然真的被实验证明了。”
    “几百年的争论终于可以结束了。”
    “牛顿没错,光确实是微粒。”
    “托马斯·杨也没错,光也是波动。”
    “光具有二元性,它既是波动也是粒子,是一种我们无法想象的存在。”
    然而,最让人惊讶的还是论文的作者。
    “康普顿说实验的方案设计,几乎都是华夏的吴有训一己之力完成的。”
    “当初可是有很多人不看好他们啊。”
    “这就是物理奥赛金牌得主的实力吗?真是恐怖如斯。”
    “这个成果应该可以获得诺奖了吧。”
    “应该没有问题,毕竟这可是一个全新的发现。”
    很快,物理学界就把这种现象命名为“吴-康普顿效应”。
    以此表彰他们对这个效应的贡献。
    吴有训的名字也再一次响彻物理学界,激励了无数的学生。
    剑桥大学,西德尼·苏塞克斯学院。
    威尔逊看着手中的论文,神色激动。
    没有人能形容他此刻的心情。
    苦尽甘来!
    吴有训和康普顿在实验中用到的云室,是威尔逊这辈子的最得意之作。
    这个设备自从被他发明以来,很少产出重要的成果。
    大多数物理学家都是把它当成一个辅助设备。
    然而在吴有训的实验中,威尔逊云室成为了关键。
    可以说,没有云室的显影,吴有训二人就不可能测量出角度。
    在威尔逊看来,这个成果毫无疑问是诺奖级别的。
    那么作为云室的发明者,他的作用自然不可忽视。
    威尔逊微微一笑。
    “布鲁斯,我终于也快要有一个诺奖了。”
    其实到了现在这个年龄,威尔逊已经对诺奖没有那么执着了。
    他更在乎的是物理史上会不会有他的名字。
    而现在,他可以确认了。
    如果物理学史有光学这一篇,那么一定会这样记载:
    “物理学家对于光的准确认识,经历了漫长的时间。
    从古希腊的先贤,到中世纪的启蒙科学家。
    人类一直在以朴素的观点认识光。
    直到物理学正式建立。
    牛顿、胡克、惠更斯、托马斯·杨等一批物理学家,为此争论不休。
    有人认为是粒子,有人认为是波动。
    后来,布鲁斯教授横空出世。
    提出震惊世人的“光具有波粒二象性”。
    但是,没有任何人赞同他的观点,哪怕当时他已经是最伟大的物理学家了。
    接着,两个年轻学者,吴有训和康普顿,发现了吴-康普顿效应。
    完美证明了布鲁斯教授的观点。
    而他们在实验室中用到的关键仪器云室,则是威尔逊发明的。”