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第12部分(第2/4 頁)

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德布羅意把這種波稱為“相波”(phase wave),後人為了紀念他,也稱其為“德布羅意波”。計算這個波的波長是容易的,就簡單地把上面得出的速度除以它的頻率,那麼我們就得到:λ= (c^2/v0 ) / ( mc^2/h) = h/mv0。這個叫做德布羅意波長公式。

但是,等等,我們似乎還沒有回過神來。我們在談論一個“波”!可是我們頭先明明在討論電子的問題,怎麼突然從電子裡冒出了一個波呢?它是從哪裡出來的?我希望大家還沒有忘記我們可憐的波動和微粒兩支軍隊,在玻爾原子興盛又衰敗的時候,它們一直在苦苦對抗,僵持不下。1923年,德布羅意在求出他的相波之前,正好是康普頓用光子說解釋了康普頓效應,從而帶領微粒大舉反攻後不久。倒黴的微粒不得不因此放棄了全面進攻,因為它們突然發現,在電子這個大後方,居然出現了波動的奸細!而且怎麼趕都趕不走。

電子居然是一個波!這未免讓人感到太不可思議。可敬的普朗克紳士在這些前衛而反叛的年輕人面前,只能搖頭興嘆,連話都說不出來了。假如說當時全世界只有一個人支援德布羅意的話,他就是愛因斯坦。德布羅意的導師朗之萬對自己弟子的大膽見解無可奈何,出於挽救失足青年的良好願望,他把論文交給愛因斯坦點評。誰料愛因斯坦馬上予以了高度評價,稱德布羅意“揭開了大幕的一角”。整個物理學界在聽到愛因斯坦的評論後大吃一驚,這才開始全面關注德布羅意的工作。

證據,我們需要證據。所有的人都在異口同聲地說。如果電子是一個波,那麼就讓我們看到它是一個波的樣子。把它的衍射實驗做出來給我們看,把干涉圖紋放在我們的眼前。德布羅意有禮貌地回敬道:是的,先生們,我會給你們看到證據的。我預言,電子在透過一個小孔的時候,會像光波那樣,產生一個可觀測的衍射現象。

1925年4月,在美國紐約的貝爾電話實驗室,戴維遜(C。J。Davisson)和革末(L。 H。Germer)在做一個有關電子的實驗。這個實驗的目的是什麼我們不得而知,但它牽涉到用一束電子流轟擊一塊金屬鎳(nickel)。實驗要求金屬的表面絕對純淨,所以戴維遜和革末把金屬放在一個真空的容器中,以確保沒有雜誌混入其中。

不幸的是,發生了一件意外。這個真空容器因為某種原因發生了爆炸,空氣一擁而入,迅速地氧化了鎳的表面。戴維遜和革末非常懊喪,不過他們並不因此放棄實驗,他們決定,重新淨化金屬表面,把實驗從頭來過。當時,去除氧化層的好辦法就是對金屬進行高熱加溫,這正是戴維遜所做的。

兩人並不知道,正如雅典娜暗中助推著阿爾戈英雄們的船隻,幸運女神正在這個時候站在他倆的身後。容器裡的金屬,在高溫下發生了不知不覺的變化:原本它是由許許多多塊小晶體組成的,而在加熱之後,整塊鎳融合成了一塊大晶體。雖然在表面看來,兩者並沒有太大的不同,但是內部的劇變已經足夠改變物理學的歷史。

當電子透過鎳塊後,戴維遜和革末瞠目結舌,久久說不出話來。他們看到了再熟悉不過的景象:X射線衍射圖案!可是並沒有X射線,只有電子,人們終於發現,在某種情況下,電子錶現出如X射線般的純粹波動性質來。電子,無疑地是一種波。

更多的證據接踵而來。1927年,G。P。湯姆遜,著名的J。J湯姆遜的兒子,在劍橋透過實驗進一步證明了電子的波動性。他利用實驗資料算出的電子行為,和德布羅意所預言的吻合得天衣無縫。

命中註定,戴維遜和湯姆遜將分享1937年的諾貝爾獎金,而德布羅意將先於他們8年獲得這一榮譽。有意思的是,GP湯姆遜的父親,JJ湯姆遜因為發現了電子這一粒子而獲得諾貝爾獎,他卻因為證明電子是波而獲得同樣的榮譽。歷史有時候,實在富有太多的趣味性。

*********飯後閒話:父子諾貝爾

俗話說,將門無犬子,大科學家的後代往往也會取得不亞於前輩的驕人成績。JJ湯姆遜的兒子GP湯姆遜推翻了老爸電子是粒子的觀點,證明電子的波動性,同樣獲得諾貝爾獎。這樣的世襲科學豪門,似乎還不是絕無僅有。

居里夫人和她的丈夫皮埃爾•居里於1903年分享諾貝爾獎(居里夫人在1911年又得了一個化學獎)。他們的女兒約里奧•居里(Irene Joliot…Curie)也在1935年和她丈夫一

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