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第412章 论文发表!光的波粒二象性被证明!物理学界轰动!

作者:虚空圣堂 字数:5440 更新:2026-02-09 11:05:32

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。

  当初论文发表后,他在和康普顿讨论方案时说道:

  “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×频率,即c=λ×v。”

  “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。”

  哗!

  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?”

  忽然,康普顿又问道:

  “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。”

  吴有训笑道:

  “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。

  而是光的波粒二象性的证明者,华夏著名国际物理学家吴有训。

  ——

  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。”

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