第六十三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
20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。
德布罗意
前几回讲到那个索尔维量子讨论会，与会科学家中有一个叫莫里斯的，此人出身公爵世家，却酷爱科学，他在自己巴黎的住宅内还装备了一个完善的实验室。莫里斯有一个弟弟叫路易斯·德布罗意（1892—1987年），本是学文科的，但他很尊敬哥哥，也常来他的实验室里好奇地问这问那。这弟兄二人，毫无贵族子弟常有的那种浮浪之气，整日潜心读书，研讨问题。
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？”
“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。
第二年，1924年，德布罗意将自己的这个新思想写成一篇论文《关于量子理论的研究》去考博士学位。可以说这是当时物理学界独一无二的新观点，许多人看了文章都摇头，眼看德布罗意的博士学位是毫无希望了。这时他的老师朗之万（1872—1946年）出来说了一句话：“我虽然很难相信德布罗意的这种观点，但是他的论文实在是才华横溢，因此我还是同意授予他博士学位。”他总算勉强通过答辩。再说朗之万对这件事总是不放心，也不知他的这个学生到底该算是个天才还是个疯子，便将论文稿寄给爱因斯坦审阅。
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。
事有凑巧，就在爱因斯坦这话刚说过不久，和法国隔洋相望的美国出了一件事。在纽约的贝尔电话实验室里有一个研究人员叫戴维逊，长期以来他和助手革末一直在做电子轰击金属的实验。这天二人正聚精会神地观察，忽然一声巨响，一只盛放液态空气的瓶子倒地炸裂。这下可糟了，实验用的金属靶子是置于真空条件下的，现在液态空气立即汽化，弥漫全室，钻进了真空系统，那块当靶子的钝锌板立即就被氧化了。他们只好自认倒霉，连夜加班，将这块锌板换下来又是加热，又是洗刷，费力地将锌板表面的氧化膜去干净，再装回真空容器里。
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。