第89章 37贫穷的卡文迪许
第89章37贫穷的卡文迪许
在等卢瑟福发完一通脾气之后，陈慕武真诚地回应道：“主任，请您容我把话说完。
“在我们国家，有一句名言，叫做‘实验是检验理论正确与否的唯一标准’。”
为了怕被河蟹大神临幸，陈慕武还贴心地更改了其中的几个字。
“如果不是密立根做了精确光电效应实验，还有彼得和布莱克特他们在云室中拍摄到了反冲电子的轨迹，那么人们根本就不会相信，一直以来都被认为是一种电磁波的光，其实也会具有粒子的属性。
“同样，有关电子到底是不是一种波这个猜想，其实只需要像您说的那样，设计一个实验，就能检验这个猜想的正确与否了。
“而要验证电子是不是一种波的最便捷的方法，就是看它能不能像光那样，产生干涉或者衍射现象。”
显然，卢瑟福是听进去了陈慕武的一番话：“‘实验是检验理论正确与否的唯一标准’，嗯……陈，这句话是谁说的？他说的可真不错！我想可以让他们把这句话做成标语，悬挂到卡文迪许实验室当中去。”
陈慕武满头黑线，怎么卢瑟福单单对这句话感了兴趣！
“呃……主任，这是劳动人民集思广益后得出的结果。”
卢瑟福又安静地思考了一会儿，甚至还从桌上拿起陈慕武的笔和草稿纸，在上面刷刷点点地算了几笔。
然后他才接着提问道：“如果电子真是一种波的话，按照你给出的公式，即使是能量只有一电子伏特的电子，对应的波长也只不过是在一纳米左右。
“这个数值远远小于可见光的波长，所以并不能像可见光那样，能在经过双缝或单缝后，轻松地得到干涉或者是衍射的图样……等等！
“这样来看，一个一电子伏特能量的电子的波长，应该和X射线的波长处在一个数量级。也就是说，完全可以像X射线的晶体衍射实验那样，让电子也入射到晶体之中，看照相底片上面有没有衍射图案，来检测电子到底是不是一种波？”
看着稳坐钓鱼台陈慕武脸上充满淡定的表情，卢瑟福终于恍然大悟：“陈，你是不是早就想好了这个实验？”
陈慕武笑而不语，然后点了点头。
“我就知道，”越来越激动的卢瑟福，甚至把双手都搭到了陈慕武的肩膀上，“我就知道，陈，你是一个天才！”
毕竟还是个二十多岁的年青人，卢瑟福的夸奖让陈慕武有些飘飘欲仙。
但后者还没来得及高兴多久，就又被前者把一瓢冷水浇到了头上。
“可惜，陈，很抱歉，”抽了一袋烟，冷静下来的卢瑟福话锋一转，“恐怕我是不会让伱做这个实验的，我是说，至少最近的一段时间内，你还做不了这个实验。”
嗯？
听到“抱歉”两个字，陈慕武就感觉有些不对劲儿，等卢瑟福话的全部内容，陈慕武感觉自己的脑袋突然就变大了一圈。
“主任，这是为什么？”
他的语气里不自觉地就带上了交焦急。
卢瑟福一脸遗憾地说：“说实话，陈，虽然你把电子波动说得天花乱坠，但是你提出来的这个新的电子理论，或者应该叫它猜想更合适，并没有说服我，我对这个实验能否成功持悲观态度，没什么信心。
“总不能每次你想当然地提出来一个理论，我就必须要安排一个新的实验吧？
“要知道，做实验可不是靠着灵光一闪，拍拍脑袋就能完成的，想要做好一个实验，就必须要有充分的准备，还要有能忍受一次又一次失败后的坚持，和一次又一次重复之前无用功的强大精神。
“再者说，你所说的这个电子衍射的实验，和之前伽马射线散射那次还不一样，需要花钱的方面太多了。”
“可是，”陈慕武还想为自己争辩一下，他实在是不想让电子衍射实验就这样胎死腹中，“可是主任，做这个实验也不需要什么特殊的设备啊？我只需要一个用以发射电子束的阴极射线管，一个加速电场，然后再来一块金属晶体，最后再加上几张感光胶片就可以了啊！”
可卢瑟福还是固执地摇了摇头：“陈，你犯了一个你这个年龄的人的通病，那就是太年轻太天真。
“你是不是以为做这个实验和做X射线晶体散射差不多？只需要准备射线源、晶体、照相底片，把他们摆到相应的位置上，就能得到对应的衍射图案？”
陈慕武点了点头。
“我一开始也是这么想的，所以才觉得你提出来了一个天才的想法。
“可是，等平复了一下心情之后，我才想到，那就是电子毕竟不是伽马射线，它的穿透力不强，不能像电磁波那样在空气中畅通无阻地传播，很容易就和空气中的分子发生碰撞，产生电离，这会对实验产生很大的影响。
“然而想要做你这个实验，就必须要让电子束、衍射晶体和照相底片，都处于高度真空状态，缺一不可。而这个真空水平，我们实验室现在还达不到。
“卡文迪许现在的真空泵，还是汤姆孙爵士和阿斯顿他们在十几年前制作的那台斯普伦格水银泵，它所能提供的真空度，远不能让你的电子获得足够长的自由程，以至于能从阴极发射处经过电势差的加速和晶体的衍射，最终射到照相底片上。
“听说美国的通用电气公司那边，倒是发明了一台技术更先进的真空泵，只可惜，我们买不起！
“如果我们和美国佬儿一样有钱的话，甚至只有他们一半有钱也可以，那我是绝对不会拒绝你的这个实验提议。
“可是眼看快到年底了，又加上新一学年的秋季学期即将开学，实验室将进来几个新入学的学生，卡文迪许的账面上实在是没什么钱，能让你买那台真空泵来做实验了。”
一提到钱，卢瑟福脸上的表情就越来越无奈。
从实验环境和实验器材上，陈慕武已经见识到了卡文迪许实验室的贫穷。
但他没想到实际情况，却是比他见到的还要更穷。
一年九千多英镑的经费，花到八月份就开始精打细算，难怪卢瑟福会说出来“因为我们没钱，所以我们必须思考”这种话。
看来这并不是因为他谦虚，而是因为他真的没钱！
唉！
……
卢瑟福离开会议室之后，陈慕武也渐渐冷静了下来。
主任的话糙理不糙，他讲的每句每字都是事实。
关于电子衍射这件事，陈慕武只是在学量子力学时，在教科书上看到过戴维孙、革末和小汤姆孙做实验时的衍射图案，并没有去详细了解过，这两个实验究竟是怎么做出来的。
因此他才会想当然地就把就把电子也当成了X射线那样的电磁波，完全没考虑电子暴露在空气中，会和空气分子发生碰撞，产生电离从而影响实验结果这些事情。
姜还是老的辣，只用了短短几分钟的思考时间，卢瑟福就能一针见血地指出来了陈慕武的问题。
经过他这么一点拨，陈慕武恍然大悟，确实是自己想的太少了。
他感觉自己穿越以后，因为一切发展得都太过顺利，所以最近自己不由得有些飘飘然了。
被卢瑟福这一顿骂，也给陈慕武敲响了一次警钟，那就是纵使他知道未来的科学发展，但是在科学研究中，也必须戒骄戒躁，脚踏实地才行。
在原时空，德布罗意提出了物质波这个概念之后，在朗之万问他如何验证物质波的存在时，德布罗意也像陈慕武这样，提出了电子衍射这个实验。
但是一是因为人们觉得这个法国贵族只不过是一个连博士学位都还没取得、没什么名气的物理学新人，他的说法太不可理喻，电子就是电子，不可能是波。
二是因为在当时欧洲大陆上，能达到让电子成功进行晶体衍射的真空度，真的很难实现。
所以即使德布罗意已经给出来了晶体衍射的实验方法，但却没有什么人愿意去做这个实验。
就连他哥哥，第六代德布罗意公爵莫里斯·德布罗意的私人实验室里，也没人愿意搭理这个小王子的胡言乱语。
最早发现电子束存在晶体衍射的柯林登·戴维孙和莱斯特·革末，其实前者早在德布罗意提出物质波概念的1924年之前，就已经开始做了相关的实验。
只不过他们的实验一开始并不是为了未卜先知地证明物质波的存在，而只是想检测电子轰击对金属的影响。
期间，戴维孙虽然发表了几次实验结果，但他根本就不知道，远在欧洲的德布罗意已经提出了物质波的观点。
直到1926年，戴维孙再次结婚，带着自己的第二任太太来到英国度蜜月，偶然间他参加了一次当地的物理学会议，发现玻恩正拿着自己几年前发表的实验数据，大谈特谈德布罗意的物质波，戴维孙才知道原来有物质波这个概念。
也是自此之后，回到美国的戴维孙，和参加了这场会议的小汤姆孙，才在各自的实验室里，分别利用低速电子和高速电子，设计了能验证物质波理论的电子束晶体衍射的实验，并最终取得了正向的实验结果。
如果不是戴维孙误打误撞地做了电子轰击金属表面的实验，而玻恩又恰巧看到了这个实验的结果，并在会议上公布出来，那么可能人们对物质波的实验验证，依然遥遥无期。
这足以说明，德布罗意的物质波理论，在刚提出来时有多不受待见。
光子说从提出来，到经过光电效应和康普顿效应的实验验证最终确认存在，前前后后历经了十八九年。
人们才刚刚相信了，一直以来都认为是一种波的光，同时也是一种粒子。
现在又想让他们相信，本来是一种粒子的电子，却又是一种波，当然会产生很强烈的抵触情绪。
卢瑟福虽然训斥了陈慕武一顿，然后又拒绝了他提出来的实验要求，但估计和德布罗意当初所受到的冷嘲热讽相比，卡文迪许实验的主任，态度已经能算得上是十分和颜悦色了！
愚人节快乐！
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在等卢瑟福发完一通脾气之后，陈慕武真诚地回应道：“主任，请您容我把话说完。
“在我们国家，有一句名言，叫做‘实验是检验理论正确与否的唯一标准’。”
为了怕被河蟹大神临幸，陈慕武还贴心地更改了其中的几个字。
“如果不是密立根做了精确光电效应实验，还有彼得和布莱克特他们在云室中拍摄到了反冲电子的轨迹，那么人们根本就不会相信，一直以来都被认为是一种电磁波的光，其实也会具有粒子的属性。
“同样，有关电子到底是不是一种波这个猜想，其实只需要像您说的那样，设计一个实验，就能检验这个猜想的正确与否了。
“而要验证电子是不是一种波的最便捷的方法，就是看它能不能像光那样，产生干涉或者衍射现象。”
显然，卢瑟福是听进去了陈慕武的一番话：“‘实验是检验理论正确与否的唯一标准’，嗯……陈，这句话是谁说的？他说的可真不错！我想可以让他们把这句话做成标语，悬挂到卡文迪许实验室当中去。”
陈慕武满头黑线，怎么卢瑟福单单对这句话感了兴趣！
“呃……主任，这是劳动人民集思广益后得出的结果。”
卢瑟福又安静地思考了一会儿，甚至还从桌上拿起陈慕武的笔和草稿纸，在上面刷刷点点地算了几笔。
然后他才接着提问道：“如果电子真是一种波的话，按照你给出的公式，即使是能量只有一电子伏特的电子，对应的波长也只不过是在一纳米左右。
“这个数值远远小于可见光的波长，所以并不能像可见光那样，能在经过双缝或单缝后，轻松地得到干涉或者是衍射的图样……等等！
“这样来看，一个一电子伏特能量的电子的波长，应该和X射线的波长处在一个数量级。也就是说，完全可以像X射线的晶体衍射实验那样，让电子也入射到晶体之中，看照相底片上面有没有衍射图案，来检测电子到底是不是一种波？”
看着稳坐钓鱼台陈慕武脸上充满淡定的表情，卢瑟福终于恍然大悟：“陈，你是不是早就想好了这个实验？”
陈慕武笑而不语，然后点了点头。
“我就知道，”越来越激动的卢瑟福，甚至把双手都搭到了陈慕武的肩膀上，“我就知道，陈，你是一个天才！”
毕竟还是个二十多岁的年青人，卢瑟福的夸奖让陈慕武有些飘飘欲仙。
但后者还没来得及高兴多久，就又被前者把一瓢冷水浇到了头上。
“可惜，陈，很抱歉，”抽了一袋烟，冷静下来的卢瑟福话锋一转，“恐怕我是不会让伱做这个实验的，我是说，至少最近的一段时间内，你还做不了这个实验。”
嗯？
听到“抱歉”两个字，陈慕武就感觉有些不对劲儿，等卢瑟福话的全部内容，陈慕武感觉自己的脑袋突然就变大了一圈。
“主任，这是为什么？”
他的语气里不自觉地就带上了交焦急。
卢瑟福一脸遗憾地说：“说实话，陈，虽然你把电子波动说得天花乱坠，但是你提出来的这个新的电子理论，或者应该叫它猜想更合适，并没有说服我，我对这个实验能否成功持悲观态度，没什么信心。
“总不能每次你想当然地提出来一个理论，我就必须要安排一个新的实验吧？
“要知道，做实验可不是靠着灵光一闪，拍拍脑袋就能完成的，想要做好一个实验，就必须要有充分的准备，还要有能忍受一次又一次失败后的坚持，和一次又一次重复之前无用功的强大精神。
“再者说，你所说的这个电子衍射的实验，和之前伽马射线散射那次还不一样，需要花钱的方面太多了。”
“可是，”陈慕武还想为自己争辩一下，他实在是不想让电子衍射实验就这样胎死腹中，“可是主任，做这个实验也不需要什么特殊的设备啊？我只需要一个用以发射电子束的阴极射线管，一个加速电场，然后再来一块金属晶体，最后再加上几张感光胶片就可以了啊！”
可卢瑟福还是固执地摇了摇头：“陈，你犯了一个你这个年龄的人的通病，那就是太年轻太天真。
“你是不是以为做这个实验和做X射线晶体散射差不多？只需要准备射线源、晶体、照相底片，把他们摆到相应的位置上，就能得到对应的衍射图案？”
陈慕武点了点头。
“我一开始也是这么想的，所以才觉得你提出来了一个天才的想法。
“可是，等平复了一下心情之后，我才想到，那就是电子毕竟不是伽马射线，它的穿透力不强，不能像电磁波那样在空气中畅通无阻地传播，很容易就和空气中的分子发生碰撞，产生电离，这会对实验产生很大的影响。
“然而想要做你这个实验，就必须要让电子束、衍射晶体和照相底片，都处于高度真空状态，缺一不可。而这个真空水平，我们实验室现在还达不到。
“卡文迪许现在的真空泵，还是汤姆孙爵士和阿斯顿他们在十几年前制作的那台斯普伦格水银泵，它所能提供的真空度，远不能让你的电子获得足够长的自由程，以至于能从阴极发射处经过电势差的加速和晶体的衍射，最终射到照相底片上。
“听说美国的通用电气公司那边，倒是发明了一台技术更先进的真空泵，只可惜，我们买不起！
“如果我们和美国佬儿一样有钱的话，甚至只有他们一半有钱也可以，那我是绝对不会拒绝你的这个实验提议。
“可是眼看快到年底了，又加上新一学年的秋季学期即将开学，实验室将进来几个新入学的学生，卡文迪许的账面上实在是没什么钱，能让你买那台真空泵来做实验了。”
一提到钱，卢瑟福脸上的表情就越来越无奈。
从实验环境和实验器材上，陈慕武已经见识到了卡文迪许实验室的贫穷。
但他没想到实际情况，却是比他见到的还要更穷。
一年九千多英镑的经费，花到八月份就开始精打细算，难怪卢瑟福会说出来“因为我们没钱，所以我们必须思考”这种话。
看来这并不是因为他谦虚，而是因为他真的没钱！
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卢瑟福离开会议室之后，陈慕武也渐渐冷静了下来。
主任的话糙理不糙，他讲的每句每字都是事实。
关于电子衍射这件事，陈慕武只是在学量子力学时，在教科书上看到过戴维孙、革末和小汤姆孙做实验时的衍射图案，并没有去详细了解过，这两个实验究竟是怎么做出来的。
因此他才会想当然地就把就把电子也当成了X射线那样的电磁波，完全没考虑电子暴露在空气中，会和空气分子发生碰撞，产生电离从而影响实验结果这些事情。
姜还是老的辣，只用了短短几分钟的思考时间，卢瑟福就能一针见血地指出来了陈慕武的问题。
经过他这么一点拨，陈慕武恍然大悟，确实是自己想的太少了。
他感觉自己穿越以后，因为一切发展得都太过顺利，所以最近自己不由得有些飘飘然了。
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在原时空，德布罗意提出了物质波这个概念之后，在朗之万问他如何验证物质波的存在时，德布罗意也像陈慕武这样，提出了电子衍射这个实验。
但是一是因为人们觉得这个法国贵族只不过是一个连博士学位都还没取得、没什么名气的物理学新人，他的说法太不可理喻，电子就是电子，不可能是波。
二是因为在当时欧洲大陆上，能达到让电子成功进行晶体衍射的真空度，真的很难实现。
所以即使德布罗意已经给出来了晶体衍射的实验方法，但却没有什么人愿意去做这个实验。
就连他哥哥，第六代德布罗意公爵莫里斯·德布罗意的私人实验室里，也没人愿意搭理这个小王子的胡言乱语。
最早发现电子束存在晶体衍射的柯林登·戴维孙和莱斯特·革末，其实前者早在德布罗意提出物质波概念的1924年之前，就已经开始做了相关的实验。
只不过他们的实验一开始并不是为了未卜先知地证明物质波的存在，而只是想检测电子轰击对金属的影响。
期间，戴维孙虽然发表了几次实验结果，但他根本就不知道，远在欧洲的德布罗意已经提出了物质波的观点。
直到1926年，戴维孙再次结婚，带着自己的第二任太太来到英国度蜜月，偶然间他参加了一次当地的物理学会议，发现玻恩正拿着自己几年前发表的实验数据，大谈特谈德布罗意的物质波，戴维孙才知道原来有物质波这个概念。
也是自此之后，回到美国的戴维孙，和参加了这场会议的小汤姆孙，才在各自的实验室里，分别利用低速电子和高速电子，设计了能验证物质波理论的电子束晶体衍射的实验，并最终取得了正向的实验结果。
如果不是戴维孙误打误撞地做了电子轰击金属表面的实验，而玻恩又恰巧看到了这个实验的结果，并在会议上公布出来，那么可能人们对物质波的实验验证，依然遥遥无期。
这足以说明，德布罗意的物质波理论，在刚提出来时有多不受待见。
光子说从提出来，到经过光电效应和康普顿效应的实验验证最终确认存在，前前后后历经了十八九年。
人们才刚刚相信了，一直以来都认为是一种波的光，同时也是一种粒子。
现在又想让他们相信，本来是一种粒子的电子，却又是一种波，当然会产生很强烈的抵触情绪。
卢瑟福虽然训斥了陈慕武一顿，然后又拒绝了他提出来的实验要求，但估计和德布罗意当初所受到的冷嘲热讽相比，卡文迪许实验的主任，态度已经能算得上是十分和颜悦色了！
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