第412章 论文发表！光的波粒二象性被证

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。

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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。”