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今天我们来继续了解这张最强合照上的人物
我们知道
这张照片拍摄于一九二七年的索尔维会议
这个时间距于世界两次枪林弹雨之间的和平时期
科学思想在温润的环境当中稳定成长
对于整个世界历史来说
这一年似乎很平常
而这一年
对于我们今天所要讲的人物来说
却是意义非凡的一年
今天要介绍的这两人
正是这张最强合照拍摄那年
斩获了物理学界的最高荣誉
诺贝尔物理学奖
这两个人分别是在合照当中
坐在爱因斯坦背后的康普顿
和坐在波尔和波恩面前的威尔逊
如果说这场索尔维会议是一场诸神大战
那么这两个人绝对称得上是神辅助
康普顿凭借着那个以他名字而命名的效应
极大程度上佐证了爱因斯坦的光量子假说
称他为爱因斯坦背后的男人好像也不过分
而云氏天王威尔逊
更是拿着他的云氏法宝
帮助了一代又一代的学者斩获诺贝尔奖
咱们先从就位年长的威尔逊说起
一八六九年
威尔逊出生于苏格兰南部的一个普通农民家庭
在家里的八兄弟当中
威尔逊是年龄最小的一个
但他并不是团宠
反而成了最令父母头疼的一个
他的父亲是个老实本分的牧羊人
面对七个同样老实本分的哥哥
再除了调皮的威尔逊
父亲只得头疼的质问军
老天爷
我们老魏家祖上三代都是老实人
怎么除了这样一个不省心的我呀
这样说也许有些夸张
但是面对着天天正事不干
只会拆家的小儿子
父母也只好放任不管了
说来也很传奇
就像小说中一位得到高僧一眼就能发现主角天赋异禀一样
威尔逊的崛起也很突然
这天
一位牧师来到了威尔逊的家中停留
机灵古怪的威尔逊马上成为了牧师眼中的焦点
牧师在与父母交谈时
讲起了威尔逊这个孩子
父母觉得这个孩子已经无可救药了
但年长的牧师马上否定了他们的看法
牧师认为
威尔逊非常聪明
他之所以调皮捣蛋
并不是因为他的心灵是坏的
而这由于他的好奇心非同一般的强烈
所以心智不定
志向不明
如果能够帮助威尔逊找到一项他乐意从事的事情
他将来或许会成为一个非常出众的人
面前这位长者丰富的人生经验让人难以去怀疑他观点的正确性
从这以后
父母对威尔逊的态度改变了
他们总是耐心的听取威尔逊内心那些异想天开的想法
并且对他加以引导
没过多久
威尔逊的性格真的改变了
那个原先和规则与纪律较劲儿的孩子
开始跟书本里的知识较劲劲儿来了
父母将他送入了学校
结果威尔逊的成绩总是名利前茅
在学习了物理课之后
觉得这门学问真有意思
并把自己职业目标指向了物理学家
嗯
一八九二年
威尔逊在剑桥大学取得了学士学位
后来去了一个天文观测站做临时观测员
那个天文观测站的美景总是令威尔逊陶醉其中
温暖的太阳光照射到萦绕于山顶间的缕屡云霞时
各种柔美的色彩便映入了人们的眼帘
如果一个刚刚苏醒过来的人看到这里
就算跟他说这里是仙境
恐怕也会相信吧
年少时那异想天开的秉性
再次回归到了威尔逊的灵魂里
我能不能也制造出这样的云雾仙境呢
怀着这个想法
威尔逊开始了他的实验
他让潮湿的空气膨胀
制造出了一种人工的云雾
当光线照到这片云雾当中时
果然变成了五彩斑斓的霞光
威尔逊除了陶醉在这种物理现象带来的美感外
还对产生匀视的物理原理进行了细致的研究
当时的物理学界认为
要让水蒸气凝结成云雾
那么每颗雾珠都需要有一颗尘埃为核心
空气中若没有尘埃
就不能产生云雾
但威尔逊发现
凝聚的现象并非一定要依靠尘埃
以离子为核心进行凝聚也可以
这样的话
在云石里穿过的带电粒子就会吸引水蒸气在自己身边凝聚
从而形成一条可见的射线
原先我们肉眼见不到的粒子运动轨迹就变得可见了
一九一一年
威尔逊发现被x光线照射的云视区域当中
出现了阿尔法
贝塔和电子的运动竞技
从而很大程度上佐证了之前节目的主角布拉格关于x射线是粒子流的分析
正是因为这个原因
威尔逊所发明的云视获得了科学界的普遍重视
在这一点上
威尔逊还要感谢布拉格
在威尔逊发明的云视里
科学家们可以轻松观察到带电粒子的运动竞技
后来的许多斩获诺贝尔物理学奖的研究成果
都这是由云视进行实验的
比如查德威克通过云视发现中子
获得一九三五年的诺贝尔奖
安德森通过云视发现正电子
获得一九三六年的诺贝尔奖
布莱克特通过对云视的改进
以及由此对原子衰变的研究
获得一九四八年的诺贝尔奖
这份名单在未来或许会被列得更长
而我们本期的另外一个主角的名字隐藏在这张名单之中
他就是以威尔逊获得同一个诺贝尔奖的康普顿同学了
我们前面提到
威尔逊在牧师出现之前
过的是无人管教
鸡险狗艳的生活
直到那个牧师提点威尔逊的优点才受到重视
最后改变了他的命运
那么与他一起荣登诺奖讲台的康普顿呢
他的童年又有怎样离奇的遭遇
你一定想不到
真的
小说都不敢这样写
康普顿的父亲
他就是一个牧师啊
而且还是一个很会教育子女的牧师
康普顿的父亲对子女教育非常重视
无论是道德还是学识
父亲总是愿意对康普顿加引导
别人家的父母培养出了别人家的孩子
康普顿一直都很优秀的长大了
但是在他同伍斯特学院毕业时
他的职业选择成了一个问题
他的父母我自然是希望他能够子承父业
成为一名杰出的牧师
但康普顿对牧师这个职业并无太大兴趣
他对自然界充满了好奇
最大的梦想是将来成为一名科学家
虽然有这样的雄心壮志
但却不知怎么向父亲开口
在他的印象里
父亲可是对他未来的牧师生涯寄予了厚望
如果突然向父亲说自己要走科研之路
父亲会不会很失望
父亲的期盼就如同一圈隐形的绳子在环绕着自己
康普顿不敢开口
声抱
父亲严厉的斥责会让这条隐形的绳子马上显形
把自己勒紧到不能呼吸
甚至强行把自己拽到一条不想走的路上
一天
父亲询问了康普顿未来有什么打算
康普顿孩子将自己想法如实的告诉了父亲
没想到父亲听了之后
并没有如康普顿之前设想那般反应激烈
他原本柔和的目光虽然添了些许的失望
但他还是笑着对康普顿的想法表示了赞成与支持
接着他鼓励自己的儿子
无论从事什么职业
你一定要努力的将他当做一份事业来做
要坚定的做一个对于社会有价值的人
得到父亲的支持
康普顿对物理的热爱更是一发不可收拾
他进入了普林斯顿大学
成为了一名物理系研究生
研究的方向是当时充满前景的x射线方向
第一次世界大战结束后
他又以国家研究员的身份进入了剑桥大学进修
学成归国后
便被华盛顿大学聘为了教授
那只被父亲放飞的雏鸟
如今已经成长为了一只能够翱翔天际的雄鹰
嗯
在华盛顿大学任教期间
他继续保持着对x射线的研究
在观察x射线通过食物的散射实验时
观察了x射线被较轻物质散射后光的成分
发现散射谱线中除了由于之前的x射线波长相同的成分外
还有波长较长的成分
这是非常奇怪的
如果按照当时的理论
耶克波在发生引射时
波长不应该发生液化
那些波长较长的成分究竟是从哪儿来的
嗯
康普顿意识到这是一个前人没有发现过的效应
这个未曾被踏足的黑屋子里或许能够找到价值连城的黄金
他不断的思考这种现象背后藏着什么原理
这个时候
爱因斯坦的光亮色理论如同在这间黑屋子里点的一盏明灯
除了让康普顿眼前一亮之外
也让那不远处的黄金王冠耀光焕发
还记得玻璃二象限吗
光既可以看作是波
又可以看作是由光子组成的粒子流
我们可以把引射时的x射线理解为一大堆光子组成的粒子流
光子作为一种粒子
具有动量
当它与诸如电子一类的食物粒子相撞时
好比一大串乒乓球擦边撞击了一个台球
台球会被撞得向另外一边位移
而每个乒乓球也会在与台球发生碰撞后动量减小
光的动量减小
就对应了光的波长增长
康普顿校验的论文发表之后
科学界仍然对这个解释抱有一定的怀疑
在这之前
科学界反对玻璃二象限的声音就不在少数
而康普顿直接建立在玻璃二象限的基础上提出了一个理论
当然会引起一大批的反对
而这个时候
就是康普顿的前辈威尔逊帮了他的忙了
通过威尔逊发明的仪式
人们可以清楚的观察到x射线发生影射时电子的反冲轨迹
继续沿用刚才的比喻
这就如同看到了台球被乒乓球撞击后是怎么滚的
于是我们就能知道那些乒乓球当初是怎么撞的
实验结果表明
康普顿的理论完全正确
康普顿的解释被证明是对的
也就间接证明了光亮则假说是对的
就这样
威尔逊的发明成就了康普顿
同时康普顿的效应也成就了威尔逊
一九二七年
两人共同登上了诺贝尔物理学奖的领奖台
获得诺贝尔奖后的威尔逊出任了英国皇家学会的会员
一九五九年十一月十五日
威尔逊在苏格兰卡洛普斯去世
享年九十岁
康普顿在返回美国之后
继续了他的教授生涯
第二次世界大战爆发后
他参与了美国的曼哈顿计划
促进了美国原子弹诞生
后于一九六二年在加利福尼亚的伯克利去世
享年七十岁
嗯
康普顿和威尔逊是科学史上合作成功的范例
如果缺少了他们两人当中任何一个人的贡献
另一个人也不会登上一九二七年的诺贝尔奖领奖台
实际上
这张最强合照中大佬的贡献很多都是相辅相成的
物理学的发展就是这样
没有洛伦兹病患
爱因斯坦也难以构思出狭义相对论
没有布拉格的理论
威尔逊的云势可能就此埋没
没有康普顿实验的成功
光量子理论可能一时难以被接受
没有光量子理论
德布罗伊也不会想到物质玻璃论
发现电子的玻璃二象性
科学博士孤军奋战的游戏
一个科学家必然要站在另外几个科学家的肩膀上
一代代的科学家们就像一个互相踩着肩膀越跌越高的人堆
科学就是一个在人堆上不断向上传递的火炬
传的越往上
火炬的光辉就越耀眼
就越是能为人类驱散黑暗与无知
所以
让我们感谢这张照片中这些传递火炬的人吧