天天看點

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

作者:涅槃行者

衆所周知,楊振甯和李正道獲得了中國第一個諾貝爾獎。事實上,在他們之前,有兩位具有世界級科學成就的中國科學家,實體學家吳有辰和趙忠軒。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

吳可以說是中國最好的實體學家,身高一米九的江西人被稱為中國"最聰明的實體學家"。

他不僅有影響實體學領域的重大科學突破,而且也是中國實體學研究的"開山祖先",甚至楊振甯、李正道、鄧家賢等衆多實體學碩士都是他的學生。

如果不是他被提名諾貝爾導師獎,中國早30年就會獲得諾貝爾實體學獎。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

康普頓分散

1926年,諾貝爾委員會将康普頓效應的發現列入了明年的實體學獎名單。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

亞瑟·霍利·康普頓

美國實體學家亞瑟·霍利·康普頓(Arthur Holly Compton)認為他的學生吳恩達做出了傑出的貢獻,是以他決定同時提名吳佑獲獎,但吳謙虛地認為自己是康普頓的學生,隻是作為導師的助手,是以他敦促将自己的名字從獲獎者名單中删除。

一年後,康普頓獨自獲得了1927年的諾貝爾實體學獎。

吳小晖本應是第一個獲得諾貝爾獎的中國人,但遺憾的是,由于吳小晖的态度,他的名字沒有出現在諾貝爾獎上。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

但令人欣慰的是,康普頓教授在他1926年出版的《X射線的理論與實驗》(The Theory and Experiments of X射線)一書中高度評價了吳的工作。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

值得注意的是,康普頓教授使用了吳氏訓練的15元素散射X射線光譜圖,以及他自己的石墨散射X射線光譜,作為證明他的理論的主要依據。

那麼康普頓效應是什麼呢?

我們都知道光具有波粒二象性,但在上個世紀,許多科學家對這一結論提出了質疑。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

1900年12月14日,馬克斯·普朗克在柏林實體會議上發表了一篇題為"正态光譜中能量分布定律的理論"的論文,并提出了能量子的概念。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

由此推導的普朗克公式與黑體輻射實驗的光譜能量分布規律非常吻合,成功地解決了科學家在研究黑體輻射現象時遇到的難題。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

這種能量不連續性的想法也為粒子性打開了大門,即光的另一面,并為量子理論奠定了基礎,普朗克是以獲得了1918年諾貝爾實體學獎。

但該理論在當時很少被接受。這也預示着實體學的每一個新突破都将受到阻礙。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

上圖:光子原理圖;

然而,年輕的愛因斯坦(21歲)注意到了能量兒子的意義,他破土動力地提出,光在吸收和發射能量方面也是一部分,光本身是由一種不可分割的能量組成的,這些能量兒子應該被稱為光子。

愛因斯坦還寫了一個公式:

Ek-h-W,即光電效應方程。

這個公式中的h是普朗克常數,光的頻率,W表示逃逸,Ek是電子從金屬吸引力中逃逸所需的功。

該配方為光的粒子性質奠定了堅實的基礎。愛因斯坦還獲得了1921年的諾貝爾實體學獎。

是以,光的粒子性質已經可以通過普朗克的能量子和愛因斯坦的光電效應來證明。

然而,光子的概念在當時與劇本相去甚遠,以至于一些實體學家認為能量和光電效應提供的證據是不夠的。在"你給我另一個我可以相信的證據"階段。

在康普頓效應之前,光的粒子性質有第三個最确鑿的證據,可以完美地消除反對者的想法。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

好吧,根據經典的電磁理論,因為光是電磁波的傳播,而光引起物質内部帶電粒子的被動振動,振動的帶電粒子從入射光中吸收能量并散射在其周圍。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

根據愛因斯坦的光電效應公式hv-W-Ek,當光子撞擊金屬闆表面時,它們自身的能量,除了克服逃逸之外,剩餘的能量被轉換成電子逃逸的能量。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

然而,到1918年,康普頓正在研究石墨對X射線的散射,結果發現在散射的X射線中,不僅存在波長等于原始波長的射線,而且還存在以原始波長生長的部分波。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

康普頓認為,當光子與電子碰撞時,光子也會将一些特殊能量傳遞給電子,假設光子與電子和質子等實體粒子一樣,不僅具有能量,而且具有動量。

然而,愛因斯坦的光電效應方程隻表明了光子和電子之間的能量守恒。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

康普頓基于這個想法計算了他的方程,并計算了散射前後的波長差,這與實驗資料完全一緻,證明了他的假設。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

康普頓的仔細思考進一步證明了光子和電子一樣像粒子,并且遵循動量守恒定律。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

光電效應與康普頓效應的實體性質相同,兩者都被光子和電子使用,但也有細微差别。

首先,入射光的波長不同:

入射光是可見光或紫外線的光電效應,如果是X射線,則是康普頓效應。

光子和電子互相作用的微觀機制是不同的:

在光電效應中,電子從金屬中吸收光的所有能量,在這個過程中隻符合能量守恒定律,而康普頓散射是光子和電子之間的彈性碰撞,遵循相對論能量一站式守恒定律。

吳先生在驗證康普頓效應方面發揮了重要作用。

1925年,康普頓正式公布了X射線散射光譜的實驗結果,立即在美國和世界各地引起了實體學的轟動。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

布裡奇曼

與此同時,哈佛大學著名實體實驗家布裡奇曼教授對康普頓效應做了許多實驗,但未能産生預期的結果。

全國各地的實體學家都質疑康普頓效應的真實性。

吳某聽說他走進實驗室,再次核對了所有資料,做了三個實驗,實驗結果驗證了康普頓效應的真實性。

吳決定用自己的行動來擊退人們的疑慮。

第二天下午,吳在哈佛大學的講台上。教室裡擠滿了來自世界各地的實體學家、學者和教授,他們輕蔑地等待着吳的補充演講和實驗結果的宣布。

另一方面,吳在為康普頓效應辯護時不緊不慢,也是有道理的。然後他當場進行了實體實驗。最後,人們為他娴熟而精彩的實驗為他鼓掌熱烈。

從那時起,康普頓效應迅速獲得了全世界的認可。

但很少有人知道,在此之前,吳曾被教導要驗證康普頓效應,經常夜以繼日地工作,忘記睡覺是司空見慣的事情。

經過大量的實體實驗,吳在驗證工作方面取得了很大進展。一,二...直到14個元素測試成功,吳某才在即将完成第十五個元素的測試時卧床不起。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

中國發行了吳攸天的郵票,上面印有他經過驗證的光譜圖

經過近兩個月的治療和休息,吳珂不顧體力不衰,進入了X射線散射,隻用了三個月的時間就驗證了十五種元素散射的X射線光譜,這成為康普頓教授證明其理論的主要依據。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

吳某于19世紀末出生于舊中國江西省高安縣。

這個家大叔從雲南回國,擅長文學史,還懂數學、正直、有見地,是吳某有培養的年輕老師和朋友。

吳啟軒的教學對吳氏的訓練非常廣泛,既有新舊,講漢語又講數學,教學方法都是灌輸和啟發。

這樣,吳小子就擁有了非常紮實的知識基礎,也知道國家深水。

懷着崇高的理想,吳某畢業後在南京高等師範學校接受教育訓練,并獲得了留學生赴美留學的公費。他的導師是康普頓教授,他比他小五歲。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

自1923年以來,吳教授和康普頓教授一直在研究X射線散射光。

1924年,他和康普頓合著了《光元素散射的氡射線的波長》,引起了實體學界的高度關注。

1926年,吳發表了兩篇論文,"康普頓效應中可變線和不變線的能量分布"和"康普頓效應中可變線和不變線的能量比"。

這些發現精确地證明了康普頓效應的客觀存在。

吳還把15種元素散射的X射線光譜納入了他的博士論文《論康普頓效應》(On the Compton Effect)。

這篇聳人聽聞的論文,為中國赢得了很高的聲譽,至今仍儲存在芝加哥大學圖書館,是中國世界實體學史上光輝的一頁。

在他的《X射線的理論與實驗》一書中,康普頓引用了吳的工作,尤其是光譜圖。康普頓将其與他在1923年獲得的石墨散射的×射線光譜一起列為證明其理論的主要依據。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

令人印象深刻的是,康普頓教授認為,"康普頓效應"也可以稱為"康普頓-吳訓練效應"。此後,國内外一些實體教科書上,把"康普頓效應"稱為"康普頓一吳訓練效應",但吳某有訓練要知道,總是謙卑而斷然拒絕。

在接下來的幾天裡,康普頓教授想起了這位來自大洋彼岸的學生。他經常稱贊吳彥祖的獨特見解和實驗天賦。

1961年12月,當年近70歲的康普頓教授得知,伍氏所學的學生楊振甯博士将回國探望家人時,他找到了楊振甯,請他代表吳振甯打招呼。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

次年1月,楊振甯博士回到祖國,将書交給了老師吳有辰,吳有辰在扉頁上寫道:

"一年前,泰晤士·康普頓教授問我老師發生了什麼事,并說我的老師是他一生中最自豪的學生。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

回到家鄉後,他一直緻力于中國的體育研究和教育。即使在抗日戰争的極端困難時期,在西南聯大實體系訓練的吳友還是培養了一大批優秀人才,楊振甯、李正道、朱光亞、鄧家賢、陳方雲等都是其中最優秀的。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

新中國成立後,吳曾任中國科學院副院長、數學化學系主任,全面負責國家科技發展和基礎理論研究。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

在他的科學上司下,他不僅有勇氣,而且有别人的遠見。早在中華人民共和國成立之初,他就提出了早期成立的科學院計算機、半導體、電子等新科研院所的舉措。

後來,這些研究所相繼成立,為新中國的科技發展做出了突出貢獻。

要不是他的推辭,中國獲得諾獎要提前30年,他夯實了光的粒子性

1999年9月18日,在新中國成立50周年之際,國家授予"兩彈一星"功勳科學家。在獲獎的23位"二拍一星"獲獎者中,有14位來自吳先生的門下。

看得見的智慧讓人學習進步,謙遜讓人名揚數千年!

吳老是我們欽佩的一個很好的例子。

提供 kop