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吴有训对“康普顿效应”的贡献

已有 10421 次阅读 2018-9-27 20:49 |个人分类:唯恐天下不乱|系统分类:观点评述| 矫枉不能过正

博主按:1. 今天申请了从科研岗转为教师岗,这不意味着今后俺就放弃科研了。这让俺想起了文学家苏轼,“乌台诗案”以后,从“婉约派”升华到豪放派,从此“一蓑烟雨任平生”。俺要像苏轼学习,不是学他的“小舟从此逝,江海寄余生”,而是“惊涛拍岸,卷起千堆雪”,做出更好的工作。

2. 航天科工集团刚刚成立应用数学研究中心 http://finance.sina.com.cn/roll/2018-09-25/doc-ihkmwytn9543340.shtml 像俺这样的人,做了那么出色的工作,比如“霍曼转移”的最优性证明和空间拦截问题,还是无法体面地、有机会在这样的科研机构工作,这一定是个社会问题,它不单纯是个学术界的问题。

3. 当然俺心里有数,之所以未被三顾茅庐,看来是因为俺的工作充其量拓展了人类知识的边界,没有“影响到载人登月的重大战略计划”。

唉,原本要好好写写吴有训对“康普顿效应”的贡献,但一想到这完全是做“科技史”那些人的事,就简单地写篇博文吧。如果对专业人士有启发,请尊重俺的工作,别拿豆包不当干粮。不过俺一向不相信做“科技史”那些人、新闻媒体人、以及像俺这样的外人,能够搞清楚学术信誉、荣誉(credit)以及评价这样的事,如果不添乱,已经是万幸了。比如“杨李之争”似乎就是从纽约客的那篇报道开始的。

本文的新意是:借助诺贝尔物理奖欧内斯特·劳伦斯传记里的回忆,证明吴有训,作为助手,对验证“康普顿效应”做出了重要贡献。注意此文的风格如阿蒂亚的黎曼猜想之证明,细节就让凡夫俗子去做吧,哈哈

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背景不详述,“康普顿效应”见百度。吴有训对“康普顿效应”的贡献到底是什么?如杨振宁先生所言,真的有来自学术界的人士断言:“康普顿效应”也可以称为“康普顿-吴效应”吗?这个说法应该是未见于学术著作,也就是在一些社会上的一些吴有训的传记里出现,或者同事朋友们在纪念吴的文章里,提到此“坊间”谣传。它的一个出处就是苏联人的提法;见何祚庥的《吴老二三事》,细节在俺前面博文提到

的确,关于“康普顿-吴效应”、"Compton-Woo effect" 或者 "Compton-Wu effect" 是有人提起的,但还不是像杨振宁先生说的那样“一塌糊涂”。这个可以去Google,除了一个外国人在一本书中第二版加入介绍吴有训时,提到这个说法以外,都是中国人用英语和中文发表的,这里就省了。

杨的“一塌糊涂”说也只是“新瓶装旧酒”,它的最原始出处可能是在2013年杨选集(二)中,杨与人合作的一篇文章“赵忠尧与正负电子对之产生与湮灭”的注释里:

Commentary In my visits to Chinese research institutes in the 1970s I heard that C. Y. Chao (1902-1998) had made very important experimental contributions to fundamental physics, but I could not find any details. That seemed to be the general situation in those years in Chinese academic circles concerning early contributions of senior scientists: rumors, hearsay, sometimes strange name-tagging, such as the "Compton-Woo effect." So I decided to make a serious study, with B. A. Li, into what Chao had done before Anderson discovered the positron. The result was [87b].

Google翻译---评论:在我20世纪70年代访问中国研究机构时,我听说赵忠尧(1902-1998)对基础物理学做了非常重要的实验贡献,但我找不到任何细节。 这似乎是在中国学术界那些年的大致情况,早期的资深科学家的贡献:谣言,道听途说,有时奇怪的名称标记,如“康普顿-吴效应”。 所以我决定和B. A. Li一起认真研究Chao在Anderson发现正电子之前所做的事情。 结果是[87b]。

杨对赵忠尧此项工作的评价是:诺奖级别。

对于那个“坊间”谣传,即“康普顿-吴效应”出现在俄语教程和专著里,我没有查到,我相信何祚庥在《吴老二三事》里的说法,不是“空穴来风”。但1949年布洛欣采夫的“量子力学基础”里提到了康普顿和吴的工作验证了康普顿效应,而不是“康普顿-吴效应”(这个很容易从何先生哪里误导)。此事应该出现在共和国建国前,也就是说和东西方阵营的政治无关。到是有其他俄语书在新版中加入了吴有训的那张图的出处,以前版本只是引用了吴有训的那张图,而没有标明来自于康普顿和吴,所以中文翻译根据先前版本也没有标注康普顿和吴。这里就可以“不负责任”地排除政治因素了。

下面就是吴有训的那张15种元素的X-射线的散射图 (具体可见清华大学郭奕玲的书):

Screen Shot 2018-09-27 at 8.43.31 PM.png

它在康普顿的专著前后两版里都被引用,是吴除了和康普顿合作以外的独立工作。那么到底吴有训对实验验证“康普顿效应”有多大贡献,或者说吴作为助手,对康普顿的工作有多大帮助?我们可以从第三人回忆看到“故事情节”,以下是回旋加速器之父欧内斯特·劳伦斯的回忆:

当康普顿的理论被验证的关键时刻到来之时,欧内斯特已被实验室吸引住了,不能置身于外。康普顿等着看结果,他忘记了时间。康普顿夫人把三明治和咖啡给他送到实验室来,并出自对丈夫才能的坚定信心鼓励着他。欧内斯特直觉地感到这项工作的重要,虽然实验室周围的人对康普顿所期望的结果不抱太大的信心。在做最后的、最关键的几次实验时,作为学生的欧内斯特和作为教授的康普顿以同样焦急的心情等待着结果。那时已是深夜;这项实验需要连续工作二十四个小时以上。欧内斯特亲眼看到静电计的光点在向右移动,毫无疑议地证实了康普顿的结论。当教授高兴地真的跳起舞来时,欧内斯特也跳起舞来。现在这一实验的结果已成为众所周知的康普顿效应。---来自《一个美国天才》H. Childs, 1968年出版; 陈佳宁和姚琮翻译,1984年出版,63-64页。

那么是谁做的实验呢?答案当然是众所周知的吴有训。1973年,Shankland在康普顿论文集的导言里提到:

Screen Shot 2018-09-27 at 8.13.22 PM.png

可见吴为验证康普顿效应,做了细节工作。

诺奖得主康普顿的后来一个学生,以及可以算作吴有训同学的劳伦斯,都获得过诺贝尔物理学奖,如果吴当年不履行公费留学生的义务,1926年如期回国,或许留在美国,继续做科研的他也是有可能获得诺奖的。

1922-1923年,远东之行的物理学家爱因斯坦曾路过中国,据最近刚刚出版的爱氏日记,他提到葡萄牙中学教师的话:“中国人无法被训练得具备逻辑思考能力。” 对此,爱因斯坦在日记里并无反驳。在1922年1月,吴有训先于爱因斯坦来到美国,后有机会被康普顿“征募”去帮助其验证康普顿效应。吴有训的经历表明:中国人是可以被训练得具备逻辑思考能力的。

1988年共和国发行中国现代科学家纪念邮票,其中包括吴有训以其散射图为背景的纪念邮票。

Screen Shot 2018-09-27 at 8.29.41 PM.png

公元1200前的朱熹曾记载过无名人士的:天不生仲尼,万古长如夜。大约500年后,西人才有了“上帝说要有光,于是有了牛顿”类似的哲理名言。中国的先人们并不像爱因斯坦在远东之行日记里描述的那样“迟钝愚蠢”。

中国科学从无到有,正是吴有训这些人的贡献。“科学要创新,文化也要自信”,这话是电视节目《相声有新人》里导师张国立说的,可见“科学要创新,文化要自信”已经深入人心。

注:感谢武夷山老师帮助确认Woo的俄语为By. 《一个美国天才》是俺年轻时曾买的一本书,于是有了这篇博文。清华大学郭奕玲等人的书《吴有训的科学贡献》和大量中文文章已经对吴有训的工作有过评价:吴的工作是验证“康普顿效应”实验之中的一个,但它是重要的实验。 



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