“德布羅意事變”將第三次波粒戰爭推向了一個高潮。電子,乃至整個物質世界現在也被拉進有關光本性的這場戰爭,這使得戰爭全麵地被升級。事實上,波動這次對電子的攻擊隻有更加激發了粒子們的同仇敵愾之心。現在,光子、電子、α粒子、還有更多的基本粒子,他們都決定聯合起來,為了“大粒子王國”的神聖保衛戰而並肩奮鬥。這場波粒戰爭,已經遠遠超出了光的範圍,整個物理體係如今都陷於這個爭論中,從而形成了一次名副其實的世界大戰。現在的問題,已經不再僅僅是光到底是粒子還是波,現在的問題,是電子到底是粒子還是波,你和我到底是粒子還是波,這整個物質世界到底是粒子還是波。

波動和微粒,這兩個對手的恩怨糾纏,在整整三個世紀中犬牙交錯,宿命般地鋪展開來,終於演變為一場決定物理學命運的大決戰。

飯後閑話:父子諾貝爾

俗話說,虎父無犬子,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。

居裏夫人和她的丈夫皮埃爾·居裏於1903年分享諾貝爾獎(居裏夫人在1911年又得了一個化學獎)。他們的女兒約裏奧·居裏(Irene Joliot-Curie)也在1935年和她丈夫一起分享了諾貝爾化學獎。居裏夫人的另一個女婿,美國外交家Henry R. Labouis,在1965年代表聯合國兒童基金會(UNICEF)獲得了諾貝爾和平獎。

1915年,亨利·布拉格(William Henry Bragg)和勞侖斯·布拉格(William Lawrence Bragg)父子因為利用X射線對晶體結構做出了突出貢獻,分享了諾貝爾物理獎金。勞倫斯得獎時年僅25歲,是有史以來最年輕的諾貝爾物理獎得主。

我們大名鼎鼎的尼爾斯·玻爾獲得了1922年的諾貝爾物理獎。他的第4個兒子,埃格·玻爾(Aage Bohr)於1975年在同樣的領域獲獎。尼爾斯·玻爾的父親也是一位著名的生理學家,任教於哥本哈根大學,曾被兩次提名為諾貝爾醫學和生理學獎得主,可惜沒有成功。

卡爾·塞班(Karl Siegbahn)和凱·塞班(Kai Siegbahn)父子分別於1924和1981年獲得諾貝爾物理獎。

假如俺的老爸是大科學家,俺又會怎樣呢?不過恐怕還是如現在這般浪蕩江湖,尋求無拘無束的生活吧,嗬嗬。

上次說到,德布羅意的相波引發了新的爭論。不僅光和電磁輻射,現在連電子和普通物質都出了問題:究竟是粒子還是波呢?

雖然雙方在口頭上都不甘示弱,但真正的問題還要從技術上去解決。戴維遜和湯姆遜的電子衍射實驗證據可是確鑿無疑的,這叫微粒方麵沒法裝作視而不見。但微粒避其鋒芒,放棄外圍陣地,采取一種堅壁清野的戰術,牢牢地死守著最初建立起來的堡壘。電子理論的陣地可不是一朝一夕建成的,哪有那麼容易被摧毀?大家難道忘記了電子最初被發現的那段曆史了嗎?當時堅持粒子說的英國學派和堅持以太波動說的德國學派不是也爭吵個不休嗎?難道最後不是偉大的J.J.湯姆遜用無可爭議的實驗證據給電子定了性嗎?雖然26年過去了,可陰極射線在靜電場中不是依然乖乖地像個粒子那般偏轉嗎?老爸可能是有一點古舊和保守,但薑還是老的辣,做兒子的想要徹底推翻老爸的觀點,還需要提供更多的證據才行。

微粒的另一道戰壕是威爾遜雲室,這是英國科學家威爾遜(C.T.R.Wilson)在1911年發明的一種儀器。水蒸氣在塵埃或者離子通過的時候,會以它們為中心凝結成一串水珠,從而在粒子通過之處形成一條清晰可辨的軌跡,就像天空中噴氣式飛機身後留下的白霧。利用威爾遜雲室,我們可以親眼看見電子的運行情況,從而進一步研究它和其他粒子碰撞時的情形,結果它們的表現完全符合經典粒子的規律。在過去,這或許是理所當然的事情,但現在,對於敵人兵臨城下的粒子軍來說,這可是一個寶貴的防禦工事。威爾遜因為發明雲室在1927年和康普頓分享了諾貝爾獎金,這兩位都可以說是微粒方麵的重要人物。如果1937年戴維遜和湯姆遜的獲獎標誌著波動的狂歡,那10年前的這次諾貝爾頒獎禮則無疑是微粒方麵的一次盛典。不過在領獎的時候,戰局已經出乎人們的意料,有了微妙的變化。當然這都是後話了。

捕捉電子位置的儀器也早就有了,電子在感應屏上,總是激發出一個小亮點。Hey,微粒的將軍們說,波動怎麼解釋這個呢?哪怕是電子組成衍射圖案,它還是一個一個亮點這樣堆積起來的。如果電子是波的話,那麼理論上單個電子就能構成整個圖案,隻不過非常黯淡而已。可是情況顯然不是這樣,單個電子隻能構成單個亮點,隻有大量電子的出現,才逐漸顯示出衍射圖案來,這難道不是粒子的最好證據嗎?

在電子戰場上苦苦堅守,等待轉機的同時,微粒於光的問題上則主動出擊,以爭取扭轉整體戰略形勢。在康普頓戰役中大獲全勝的它得理不饒人,大有不把麥克斯韋體係砸爛不罷休的豪壯氣概。到了1923年夏天,波特(Walther Bothe)和威爾遜用雲室進一步肯定了康普頓的論據,而波特和蓋革(做α粒子散射實驗的那個)1924年的實驗則再一次極其有力地支持了光量子的假說。雖然麥克斯韋理論在電磁輻射的領土上已經有60多年的苦心經營,但微粒的力量奇兵深入,履戰履勝,叫波動為之深深頭痛,大傷腦筋。