美國物理學家密立根,測了基本電荷的數值,面臨重大研究課題!

2020-12-03 小孟談歷史

哈嘍小夥伴們大家好,一九一零年春,定美國物理學家密立根首次成功地測了基本電荷的數值,隨後世界各國物理學家也取得了類似的測定數據,唯有奧地利物理學家厄倫哈夫特卻突然宣布他發現的電荷比電子的基本電荷要小得多。於是,一場關於電子的論戰便由此而爆發了。由於這場論戰事關科學研究的基本問題,涉及到物質結構的基本理論,因而也就必然地引起了世界各國著名物理學家的關注。

普朗克、佩蘭、愛因斯坦、索末菲、玻恩和薛定調等人,都曾在不同場合討論過這個重大的問題。這場論戰不僅持續時間長,而且由於爭論過程中涉及到許多令人關注的哲學問題,因而一直受到物理學史工作者的矚目,寫出了許多案例研究。不少科學哲學家們也常常以這場論戰為例,陳述並證明他們各自的觀點。像歷史上所有著名論戰一樣,人們由它而得出的結論也是各種各樣的。

有些結論甚至是彼此相互對立。更為重要的是,通過這場論戰,人們揭示出密立根的許多鮮為人知的違反科學的行為,這些事實確鑿地表明密立根的某些人為的錯誤動作是發人深思的。近代物理學發展最重要的實驗基礎是由英國卡文迪什實驗室的湯姆遜奠定的。一八九七年,這是物理學上的一個重大發現。但是僅從荷質比還無法確定電子的全部性質。一八九七年,湯姆遜的同事宜布用電解法得到了測量結果。

但這個結果十分粗糙,而且未能證明所有電荷都有相同的值,但這是第一次直接測定帶電粒子的電量。到了一八九八年,湯姆遜利用雲霧室測得了離子的電荷;一九零一年,經過技術改進後又測得更加精密的值。一九零三年但他在雲霧室中加入了兩塊水平極板,在極板上加電壓便可形成垂直強電場,得到離子的雲霧受到電場作用後再加上和撤去電場的兩種情形下,可分別測出雲層頂端下降速度。

於是便得到電荷值。上述若干實驗測定的結果雖然彼此相當一致,但事實上仍不夠精確,而且卡文迪什實驗室所做的測量實際上僅僅是確定了雲霧中液滴的平均離子電荷,這就留下一個疑問:也許單個離子或電子電荷值可以在相當寬的範圍內。正因為這樣,著名物理學家盧瑟福於一九零九年三月在加拿大溫尼伯召開的英國科學促進會第七九次年會上提出了看法,他說:還沒有哪種電學或光學的方法。

能夠像阿爾法粒子的情形那樣。就在盧瑟福表示遺憾後的第五天,密立根宣讀了自己的論文,宣稱他可以用一種改進了的方法,觀測由於單個電子引起的小液滴的運動效應。這樣,密立根的論文毫無疑問地受到了與會者的熱烈歡迎和高度評價。著名科學家、英國劍橋大學的物理教授拉摩除了建議密立根檢查一下斯託克斯定律應用的範圍以外,還答應從理論上給予協助,此時的密立根年已四一歲。

在此之前一直沒有做出什麼值得人們重視的工作,就在自己幾乎有些洩氣的時候,終於發現自己正在做的研究是公認的最前沿和最迫切需要研究的課題。特別是拉摩的支持,使密立根受到巨大鼓舞,情緒大振,以至,他在從加拿大返回芝加哥大學的火車上,又想到一個改進實驗的重要措施,用油滴代替水滴。今天的內容到這兒就結束了,喜歡的小夥伴記得關注和留言哦,我們下期見。

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