主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

时年34岁的克林顿·戴维森（Clinton Davisson：1881～1958）在纽约的西部电力公司（Western Electric Company），也就是后来著名的“贝尔（电话）实验室（Bell Telephone Laboratories）”工作，他一直在研究用一束电子轰击不同的金属目标后会发生什么现象。1925年四月的一天，出现了一件奇怪的事情。在他的实验室里，一瓶液化气发生了爆炸，并击碎了一个真空管，在这个管子里，他放着一块用来做为轰击目标的镍。暴露在空气下的镍很快就生了锈，要想清除锈迹，就需要对镍进行加热，而在这一过程中，戴维森无意中使原本排列细密的镍晶体点阵（受热）扩张了一点点，从而引发了电子的散射。当他再次进行轰击实验时，他注意到实验结果发生了变化，但是他当时并没有意识到他自己已经让电子发生了散射，而只是简单地记录下实验数据，并对外发布了这一结果。

“简直无法想象从今天开始，我们得在牛津待上一个月，难道不是吗？我们应该过上一段美妙的日子----亲爱的洛蒂（Lottie darling）----这应该算咱们的第二次蜜月----而且应该比第一次还甜蜜”，戴维森在1926年7月写给妻子的信中说。戴维森夫妇把孩子留给家中的亲戚照看，他们在英格兰渡过了一个他们期盼已久的假期，然后前往牛津，参加“英国科学促进会（BAAS）”组织的一次学术会议。在会议上，他听到一些物理学家认为他的实验数据说明那位法国公爵的观点是正确的，这让他很是惊讶。戴维森从未听说过这位法国公爵以及他所提出观点，即波粒二相性可以涵盖到所有物质。戴维森并不是唯一一个这样孤陋寡闻的人。

很少有人读过德布罗意的三篇短文，因为它们都是发表在法文期刊《报告（Compte Rendu）》上的，也没有几个人知道德布罗意所写的博士论文。一回到纽约，戴维森就和一位同事雷斯特·革末（Lester Germer：1896～1971）立即着手检查电子是否真得被散射出去。而在1927年他们发现物质被散射出去的结论性证据之前，电子的确表现出波的特征。戴维森根据最新的结果计算出散射电子的波长，发现它们与德布罗意所提出的波粒二相性理论所预测的结果完全一致。戴维森后来承认他起初所做的实验实际上在为雇主干活的时候，随便做了“一件附属工作”而已，而他的雇主正忙着和竞争对手打官司。

马克斯·诺尔（Max Knoll：1897～1969）和恩斯特·鲁斯卡（Ernst Ruska：1906～1988）利用电子的波动特性在1931年发明了电子显微镜。在普通显微镜下，如果粒子比可见光的半波长要短，则该粒子将无法吸收或释放可见光，因此也就不能被观测到。但是，电子波的波长比可见光要小上十万倍（100,000），因而可以胜任。对电子显微镜进行的第一次商业化研制是于1935年在英格兰展开的。

在戴维森和革末忙着进行他们的实验的同时，在苏格兰的阿伯丁，英国物理学家乔治·佩吉特·汤姆森（George Paget Thomson：1892～1975）也正在做着自己的电子束轰击实验。他也参加了BAAS在牛津组织的学术会议，在会上，德布罗意的观点被大家热烈讨论。汤姆森自己对电子的特性非常着迷，因此立即就开始对电子散射进行研究。但他并没有使用晶体，而是特地选择了一些很薄的胶片，结果同样显示出德布罗意所预测的那种散射模式。有时，物质会像波一样，在空间中扩张传播，有时却像粒子一样，在空间中有着自己独立的位置。

尽管时乖命蹇，但物质的双重特性最终被汤姆森家族确认。因为发现电子是一种波，乔治·汤姆森与戴维森一起于1937年被授予诺贝尔物理学奖。而他的父亲老汤姆森爵士，由于发现电子是一种粒子，早在1906年就荣获了诺贝尔奖。

经过了二十五年多来的努力，量子物理获得了巨大的发展----从普朗克的黑体辐射定律到爱因斯坦的光量子理论，从玻尔的量子原子到德布罗意所提出的物质具有波粒二相性----这些都是量子概念与经典物理学之间并不幸福的婚姻的结晶。到了1925年，这一结合面临越来越大的压力。“量子理论越成功，它看上去就越可笑”，爱因斯坦早在1912年5月就写道。人们需要一种全新的理论，即一种量子领域的全新机制。

“在二十世纪二十年代中期，量子力学的发现”，诺贝尔获奖者美国物理学家史蒂文·温伯格（Steven Weinberg：1933～）说“是自17世纪现代物理学诞生以来，在物理理论上最伟大的革命。”为了塑造我们这个现代的世界，革命的青年物理学家们发挥了至关重要的作用，那些光辉岁月属于Knabenphysik----“男孩物理（Boy Physics）”。

（第六章完）

（第一部完）

第二部·男孩物理

• 【原创】《量子》----第六章·双重性格的公爵（3）
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