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第六十四回 王子追电子探得微观新奥秘数学加物理辟出力学新体系量子力学的创立(第1页)

第六十四回王子追电子探得微观新奥秘数学加物理辟出力学新体系——量子力学的创立

二十世纪的“二战”期间,爱因斯坦被德国法西斯势力迫害而流亡美国。从此,世界物理学研究中心便开始逐渐从欧洲向美国转移。在这个大转移全部完成以前,让我们看看欧洲大陆的物理学家们,正在加紧做着什么工作。

再说莫里斯那天开完会从布鲁塞尔刚回到巴黎,德布罗意便到家中看望哥哥,打听会议上有什么科学新闻。莫里斯将会上关于量子理论的争论如此这般地讲了一回,德布罗意早听得如醉如痴。半天,他突然张口说道:“哥哥,我要跟您一起研究物理。”

“什么?”莫里斯大吃一惊,“你再有两年就要拿到历史学方面的学位,现在改行岂不前功尽弃?”

德布罗意

“您放心,文科学位我照样要拿到手,但是我觉得应给自己再开辟一块知识领地。历史,是在人们对已经知道的甚至亲身经历过的事实进行梳理、编织;而物理则是去探寻那些早已存在却还不为人知的事实,它对我有更大的吸引力。”

“可是现在早已不是伽利略、牛顿时代,物理学已伸入到微观世界,每走一步就更加艰苦,而且过去的宏观经典理论已不适应,新的理论体系还远未建立。这时你来入伙实在冒险,也许我们这些人费尽九牛二虎之力,捞的却是一个水中的月亮。”

“不,我直觉地感到量子理论是很有希望的,我决心拿出全部精力弄清这神秘量子的真正本质。”

正是:

锦衣玉食何足贵?身外之物由它去。

聪明贵胄有奇志,不爱虚荣爱真知。

再说德布罗意刚下定决心要对理论物理进行研究,第一次世界大战就爆发了,他因服兵役上了前线,直到1922年他才重回哥哥的实验室继续中断许久的研究。渐渐地,他产生了一个大胆的思想:光波是粒子,那么粒子是不是波呢?就是说光的波粒二象性是不是可以推广到电子这类的粒子呢?就像当年法拉第由电变磁推想磁变电一样,德布罗意思路一开立即拓出一片新的天地。1923年他接连发表三篇论文,提出“物质波”的新概念,他坚信大至一个行星、一块石头,小至一粒灰尘、一个电子,都能产生物质波。物质波有其独特之处,它能在真空中传播,不要介质,因此不是机械波。但它又可以由不带电的物体运动产生,因此它又不是电磁波。他还运用爱因斯坦的相对论,推出了物质波的波长公式,即波长与粒子的质量和速度的乘积成反比。他还算出中等速度的电子的波长应相当于X射线的波长。

爱因斯坦真不愧为一个理论物理大师,他刚读完文章就拍案叫绝,并立即向物理学界的几个大人物写信,吁请对这个新思想给予关注:

请读一读这篇论文吧,这可能是一个疯子写的,但只有疯子才有这种胆量。它的内容很充实。看来粒子的每一个运动都伴随着一个波场,这个波场的物理性质虽然我们现在还不清楚,但是原则上应该能够观察到。德布罗意干了一件大事,另一个物理世界的那幅巨大的帷幕,已经被轻轻地掀开了一角。

花开两朵,各表一枝。在物理学中同一个题目常常是理论和实验双管齐下,稿纸上的推算和实验室里的测试刀枪并举,经过一场激战,堡垒才宣告攻克。

第二天,戴维逊和革末又来到实验室,他们将仪器安置好后又开始了那个不知重复了多少次的实验。戴维逊扳动开关将电流直向锌板射去,一边喊革末调整一下锌靶的角度。革末将锌靶轻轻转了一个角度,戴维逊却吃惊地喊道:“见鬼,今天怎么连电子也学会与我绕弯子了!革末,再将锌靶转个角度。”

“先生,您发现了什么?”革末一边转动锌靶,一边问道。

“你自己来看,莫非是我的眼睛出了毛病?”戴维逊说着和革末换了个位置。

“哎呀,电子束怎么不稳定了呢?”

各位读者,你知道他们发现了什么?原来随着锌板方向变化,电子束的强度也在变化,这种现象很像一束波绕过障碍物时发生的衍射那样。但是电子明明是粒子啊,它怎么能有波的性质呢?戴维逊师徒两人又将这个实验重复了多遍,仍然如此,他们一下跌入闷葫芦里。要说电子也是波,这简直就好像说人头上长角一样不可思议。他们百思不得其解,就这样在闷葫芦里一直闷了两年。

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