上回说到爱因斯坦被德国法西斯势力迫害流亡美国。从此,世界物理学研究中心便开始逐渐从欧洲向美国转移。在这个大转移还未全部完成以前,让我们看看欧洲大陆的物理学家们,正在赶紧做一点什么工作。
前几回讲的那个索尔维量子讨论会,与会科学家中有一个叫莫里斯的,此人出身公爵世家,却酷爱科学,他在自己巴黎的住宅内还装备了一个完善的实验室。莫里斯有一个弟弟,叫路易斯?德布罗意(1892-),本是学文科的,但他很尊敬哥哥,也常来他的实验室里好奇地问这问那。这弟兄二人,毫无贵族子弟常有的那种浮浪之气,整日潜心读书,研讨问题。
再说莫里斯那天开完会从布鲁塞尔刚回到巴黎,德布罗意便到家中看望哥哥,并且打听会议上可有什么科学新闻。莫里斯将会上关于量子理论的争论如此这般地讲了一回,德布罗意早听得如醉如痴。半天,他突然张口说道:“哥哥,我要跟您一起研究物理。”
“什么?”莫里斯大吃一惊,“你再有两年就要拿到历史学方面的学位,现在改行岂不前功尽弃?”
“您放心,文科学位我照样要争到手,但是我觉得应给自己再开辟一块知识领地。历史,是在人们对已经知道的甚至亲身经历过的事实进行梳理、编织;而物理则是去探寻那些早已存在却还不为人知的事实,他对我有更大的吸引力。”
“可是现在早已不是伽利略、牛顿时代,物理学已伸入到微观世界,每走一步就更加艰苦。而且过去的宏观经典理论已不适应,新的理论体系还远未建立。这时你来入伙实在冒险,也许我们这些人费尽九牛二虎之力,捞的却是一个水中的月亮。”
“,我直觉地感到量子理论是很有希望的,我决心献出全部精力弄清这神秘量子的真正本质。”
正是:
金衣玉食何足贵?过眼烟云不多时。
聪明贵胄有奇志,不爱虚荣爱真知。
再说德布罗意刚下定决心开始对理论物理的研究,不久,第一次世界大战就爆发了,他便服兵役上了前线,直到1922年他才重回哥哥的实验室继续中断许久的研究。渐渐地他生成了一个大胆的思想:光波是粒子,那么粒子是不是波呢?就是说光的波粒二象性是不是可以推广到电子这类的粒子呢?就像当年法拉第由电变磁推想磁变电一样,德布罗意思路一开立即拓出一片新的天地。1923年他接连发表三篇论文,提出“物质波”的新概念,他坚信大至一个行星,一块石头,小至一粒灰尘,一个电子,都能生成物质波。物质波有其独特之处,它能在真空中传播不要介质,因此不是机械波。但它又可以由不带电的物体运动生成,因此它又不是电磁波。他还运用爱因斯坦的相对论,推出了物质波的波长公式=h/mu。即波长与粒子的质量和速度的乘积成反比。他还算出中等速度的电子的波长应相当于X射线的波长。
第二年,1924年,德布罗意将自己的这个新思想写成一篇论文《关于量子理论的研究》去考博士学位。可以说是当时物理学界一个独一无二的新观点,许多人看了文章都摇头,眼看德布罗意的博士学位是毫无希望了。这时他的老师朗之万出来说了一句话:“我虽然很难相信德布罗意的这种观点,但是他的论文实在是才华横溢,因此我还是同意授予他博士学位。”他总算勉强通过答辩。再说朗之万对这件事总是不放心,也不知他的这个学生到底该算是个才子还是个疯子,便将论文稿寄给爱因斯坦审阅。爱因斯坦真不愧为一个理论物理大师,他刚读完文章就拍案叫绝,并立即向物理学界的几个大人物写信,吁请对这个新思想给予关注:“请读一读这篇论文吧,这可能是一个疯子写的,但只有疯子才有这种胆量。它的内容很充实。看来粒子的每一个运动都伴随着一个波场,这个波场的物理性质虽然我们现在还不清楚,但是原则上应该能够观察到。德布罗意干了一件大事,另一个物理世界的那幅巨大的帷幕,已经被轻轻地掀开了一角。”
花开两朵,各表一枝。在物理学中同一个题目常常是理论和实验双管齐下,稿纸上的推算和实验室里的测试刀枪并举,经过一场激战,堡垒才宣告攻克。