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第16章 科学研究(3)

康普顿教授因为提出了电子及其他基本粒子的“康普顿波长”概念而驰名天下。吴有训刚到芝加哥时,很不适应康普顿那独特的教学方法。但是一年后,他就完全适应了那里的学习生活,并且努力地拓展自己的学习空间,勇敢地向当时世界上最尖端的物理学领域进军,那时康普顿导师正在研究X射线散射现象,他对此也产生了浓厚的兴趣。

吴有训深深懂得导师的这项研究所具有的意义,那是比爱因斯坦使用光子、光量子成功地解释了光电效应更加重大的事。因此,吴有训对康普顿研究的每点成果都尽力亲自用物理实验去证明。结果,有的无懈可击,有的也不尽完整,他把这些都记录了下来。

不久,康普顿教授作了一次讲学,题目是《关于X射线散射现象的分析》,这就是后来被学术界承认的“康普顿效应”。讲了两个半小时才结束。

在结束讲座时,教授殷切地征求大家的意见,教室里顿时安静了下来,没有人能对这个世界上一流物理学家的研究成果提出不同的看法。此时,只见吴有训从座位上站了起来,从容地说:“康普顿教授的实验结果是令人信服的……因为这个研究课题无比重大,所以必然引起很多人的关注。我就是关注者之一,所以,我也用业余时间做了一些相关实验,有些结果与教授的结论略有差别,我把它提出来供教授参考。一是关于X射线散射的强度问题,一是X射线散射后的光谱图问题……”

于是,吴有训就把自己实验的经过和结果,以及对整个实验的价值作了详尽的分析,赢得了全场热烈的掌声。

康普顿教授兴奋异常,他来到吴有训座位前,握紧了他的手,邀请他晚上到自己家中做客,康普顿把自己多年来研究的成果都送给吴有训看,因为他实在太欣赏这个来自东方黄土地上的年轻人了。

在1922年3月到1924年7月两年多时间里,吴有训做了120多次实验,整理了近百万字的笔记。他通过实验充分证明了康普顿效应的存在,而且他发现,这很可能成为量子物理学的核心,这就意味着,一个划时代的世界创举即将诞生。

经过耐心细致的工作,吴有训终于在用X射线散射元素测试粒子动量的实验上成功了,而且有三种、五种、七种元素的散射。但是,就在他向第十五种元素冲刺时,他病倒在了实验室。

躺在病床上的吴有训,满嘴讲着胡话,但所有胡话都跟X射线的实验有关。康复后,吴有训立即又投入了X射线散射的研究之中。仅用半个月就创造出一张被15种元素所散射的X射线光谱图。这张光谱图成了康普顿证实自己理论的重要依据。吴有训也把它写进了自己的博士论文《论康普顿效应》。

1925年初,康普顿满怀信心地站在了美国哈佛大学的讲台上,向全世界公布了他的研究成果:“关于X射线散射光谱的实验结果。”消息传出,世界为之轰动。然而,事情却并没有顺利结束。有位叫布里基曼的哈佛大学的著名物理学家,以审慎的态度,依据“康普顿效应”的物理原理,不厌其烦地亲手做了这个实验,非常意外的是,他竟然没有再现康普顿效应。

因此,布里基曼教授立刻在讲台上跟大家介绍了这个情况。人们鉴于他在世界物理界的巨大权威,都开始对“康普顿效应”的发现产生了怀疑。一时间,非议和指责传遍了它能到达的每个角落。

当然消息也传到吴有训的耳朵里,他万分焦急,但仍然相信导师是对的。所以,他急忙走进实验室,再次核查了所有数据,又亲自实验了一番,结果没有丝毫问题。他顾不上吃饭,连夜就乘飞机赶到了哈佛大学。

第二天下午,哈佛大学的教室里坐满了来自世界各地的物理学家、学者和教授。他们要听听康普顿的得意门生将做的补充讲演和实验结果,到底有什么高明之处。

这年的吴有训才27岁,这是他第一次登上世界讲台,但他不慌不忙、风度翩翩。并用他那不可辩驳的演讲和流利的英语口才及当场演示的物理实验,赢得了全场雷鸣般的掌声。康普顿坐在台下激动得忍不住泪水直流。

而那位持怀疑态度的布里基曼教授的脸上再也没有一点疑色了,他走到吴有训跟前,握紧他的手说:“吴先生,我完全信服你的实验,我想说你不愧是一位物理实验大师。”

至此,吴有训终于用自己艰苦的实验和严格的计算、分析与整理,捍卫了“康普顿效应”。

“康普顿效应”的伟大发现,对于物理理论和实践的发展都具有十分深远的意义。康普顿也因为这一发现而荣获了诺贝尔物理学奖。

同时,中国留学生吴有训的博士论文——《论康普顿效应》,也震惊了世界,为祖国赢得了崇高的荣誉。这篇论文成了世界物理学史上光辉的一页,一直被保存在芝加哥大学的图书馆里。

◎故事感悟

学则须疑。吴有训对康普顿教授的理念并不是一味地去接受,而是在学习的过程中不断地去做实验印证老师观点的正确。当其他教授提出通过实验没有得到所谓的结论的时候,吴有训先是自己又重复做了三次实验并得到证实之后,便以无可辩驳的演讲与实验让所有的质疑者叹服。所力应专,正是这个道理。

◎史海撷英

吴有训科教馆

1988年,国家邮电部发行了第一套中国科学家纪念邮票,共有李四光、竺可桢、吴有训、华罗庚四枚。1992年,在吴有训的家乡高安市人民政府开始筹建吴有训科教馆,1999年4月建成,由中共中央政治局原常委、中央军委原副主席刘华清题馆名。

该馆占地面积5000平方米,属于四合院式的仿古建筑,美观庄重、富丽堂皇。科教馆里面陈列了丰富的内容,全馆举办了“吴有训生平展”、“高安科教名人展”、“江西籍院士展”、“原子弹模型展”、“名人字画展”、“碑刻长廊展”。现在馆内收藏了一万余件吴有训先生及各类名人的文物、史料、照片、遗物等,以及1800多件一、二、三级文物。

吴有训科教馆被授予“宜春市爱国主义教育基地”、“江西省爱国主义教育基地”、“江西省青少年科技教育基地”。2002年12月,中宣部、科技部、教育部、中国科协又联名授予其“全国青少年科技教育基地”。

该馆先后主编与协编出版发行了《吴有训》、《吴有训科学贡献》、《吴有训论文集》、《吴有训传》、《吴有训科教馆记事》等专著,均由邓小平题名。关于这个馆的专题新闻报道也出现在了中央、省、地、市的电视台和各种报刊等媒体上。同时该馆大力开展“科教兴国、以人为本”的爱国主义教育和革命传统教育,吴有训科教馆也由此享誉全国,起到了很好的社会和经济效益。

◎文苑拾萃

康普顿效应

康普顿效应第一次用实验证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设,是物理学发展的重要里程碑。所谓光的散射,是指光子在介质中同物质微粒相互作用时,引起光向任何可能方向传播的现象。

1922年,康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时,发现有些散射波的波长要比入射波的波长大,他认为这是光子在和电子碰撞时,吸收了光子的能量所致。因此,康普顿产生了一种假设,即假设光子不仅具有能量,还具有动量,那么碰撞过程中应该会能量守恒,动量也守恒,就像电子和质子一样。然后他据此列出方程式计算出散射前和散射后的波长差,再用实验来验证,结果两者完全吻合。这就是康普顿效应。

张大千与《敦煌壁画展》

◎躬自写乃当十遍读。——《桓子新论》

张大千(1899—1983年),最早本名张正权,后改名张爰、张猿,小名季,号季爰,别署大千居士、下里巴人、斋名大风堂。张大千是中国著名画家。祖籍广东省番禺县,生于清朝四川省内江,逝世于中华民国台北市。因其诗、书、画与齐白石、溥心畬齐名,故又与齐、溥并称为“南张北齐”和“南张北溥”。20多岁时张大千便蓄着一把大胡子,这也成为张大千日后的特有标志。张大千曾与齐白石、徐悲鸿、黄宾虹、溥儒等国内各名家及外国大师毕加索交游切磋。

张大千是杰出的艺术家,驰名中外的中国画大师,当年与齐白石享有“南张北齐”的美誉,后在台湾等地生活了三十余年。曾被纽约国立艺术学会公选为世界第一大画家,和世界著名画家毕加索交往甚密。

1940年开始,早已享有“南张北齐”美誉的著名青年画家张大千教授决定去敦煌临摹壁画,他利用三次个人画展凑足了去敦煌所需要的资金费用。

1943年秋,张大千和夫人以及几名学生,从四川青城向北进发,计划经广元、天水,借道兰州去敦煌。他刚来到嘉陵江东岸,忽然接到了二哥张善子不幸病逝的电报。二哥是大千绘画的启蒙老师,也是他生活上的指路人,没有二哥张善子,就没有艺术家张大千。张大千怀着极其悲痛的心情,坐船顺着嘉陵江,回到重庆为二哥送葬。到了重庆,二哥安葬已毕,大千趴在二哥的墓前大哭一场。

第二年春天,大千告别了侄儿们和二嫂,从成都再去敦煌。一路上,道路坎坷,人烟稀少。进入戈壁滩后,到处是砾石和黄沙,举目远眺,天苍苍,野茫茫,一片寂静、凄凉。他们骑在驼背上,顶着风吹日晒,终于来到了莫高窟。

敦煌莫高窟建在三危山和鸣沙山之间的峭壁上。在南北六千多米长、东西二百多米宽的峭壁上,排列着重重叠叠、栉比相联的石窟群。这里拥有近500个洞窟,4.5万平方米壁画,2000多尊造像,五座唐宋木结构建筑群。然而,这里尘封灰掩,窟前堆积如山的流沙几乎淹没了下层全部洞窟,到处是断垣残壁。

张大千和他的几个学生用了近两个月的时间,扒平了挡在窟前的小沙堆,挖通了挡在窟前的大沙堆。正是盛夏的季节,每当太阳西斜时,空气是那样的干燥,闷热闷热的。脚一踩在洞窟前的流沙上,便飞起一股股黄烟,飞扬的黄烟掺和着额上那源源流下的汗珠,张大千的脸上、脖子上划出了一道道泥痕。

为了在临摹中能够恢复残缺不齐和褪了色的壁画,张大千又和几个学生用了将近四个月的时间,观摩了309个洞窟里的壁画。可是,转眼到了冬季,张大千决定到兰州度过冬季,来年开春再来。

夫人听说还要来,顿时愁云满脸,眼光暗淡。他看着夫人,用坚定而又徐缓的语气说:“莫高窟,为千百年来之灵岩静域也。我平生仰慕古人名迹,流传于世间,尝窥见其八九,然而到此一看,才明白自己见得太少了。我们来此仅仅几个月,浅尝辄止,岂不前功尽弃。八代之盛衰,岂以数月之期能探索其本源?”

夫人平静地问:“你估计还要多久?”

“一年不够就两年,两年不够就三年……”

夫人心情沉重地低下了头,满腹心事:唉,动辄就是二三年。在这人烟稀少、出门只能看到这几张面孔的地方,他竟然要花去上千个日夜……泪珠滚了下来,她将头埋了下来,尽量不让丈夫看见。

大千不用看,也完全知道夫人的心事。这也难怪她,换上其他人,说不定早哭着鼻子跑了。想到这里,他的心情也沉重起来。外面呼呼的北风卷起沙石,打得墙壁咚咚响……

最后,夫人停止了啜泣,低声说:“一年就一年,两年就两年,只要你在这里,我就在这里。”

第三年春天,张大千一行几人又来到了敦煌。

大规模的临摹和复原工作开始了,莫高窟比往日更静,空荡荡的看不到一个人影。他们钻进洞窟,整日临摹。有些洞窟狭窄,壁画低矮,半躺着身子才行;有些洞窟又特别高大,需要爬上特制的高凳;有时,手持电筒,反复观摩才能画上一笔。洞窟里空气滞闷,呆上半天,弄得头昏脑胀。出去透透空气,明晃晃的太阳又照得双眼睁不开,一个个金星在眼前左冲右撞……

傍晚,大家拖着疲惫的两腿往床上一躺,头痛、手痛、脚也痛,动也不想动一下。

而张大千又比谁都忙,比谁都累。自己要画,还要教人家画;大家累了不想动,他还派人和几个学生从敦煌出发,去往几百里外的安西榆林窟临摹壁画。

白天,外面的石头被太阳晒得烫手,洞窟里如蒸笼一般闷热。深夜,这块完全没有人烟的沙漠绿洲,静得令人心寒身栗,大家轮流放哨,时刻提防土匪袭击。临摹结束,他们马上返回敦煌,然后从敦煌全部返回。

张大千三次去敦煌,历尽千辛万苦,用了三年零七个月的时间,和学生一起共绘了276幅大小不同的画,其中包括本生、佛经、经变、供养人、因缘故事及建筑彩绘图案等,囊括了我国4世纪到14世纪的历代造型艺术。

同时,大千还把洞窟的情况和自己的心得撰成《石宝记》,详细介绍了壁画的不同风格、源流、时代特点等。

1944年1月,张大千“临摹敦煌壁画展”首先在成都祠堂街开展。人流涌进了画室,四壁上,一尊尊庄严和善的菩萨,一个个威武勇猛的天王,还有那臂纤胸束的仕女,扬手散花的飞天……

一刹那间,在人们面前展示了一个个色彩绚丽、栩栩如生的艺术世界。这个世界完全由一种新颖的风格组成,它既散发着古老神秘的历史气息,又洋溢着现实生活清新的芬芳,揭示了千百年来人们批判邪恶、憧憬光明这一永恒主题。

后来,在兰州、在重庆举行了更大规模的临摹壁画展,引起了社会各界极大的轰动。