第76章 24玻爾大戰守恆律
遠在丹麥哥本哈根的玻爾，自然不可能未卜先知地察覺出，自己老師盧瑟福所掌舵的卡文迪許實驗室里，有一篇可能會給他致命一擊的論文即將發表。
此時的玻爾，正在哥本哈根大學理論物理研究所大樓中屬於自己的那間辦公室里，興致勃勃地發表著他的高談闊論。
和之前相比唯一不同的就是，坐在沙發上當聽眾的，不再只有他的助手克萊默斯，還有剛從哈佛大學博士畢業，遠渡重洋來哥本哈根鍍金的約翰·斯萊特。
斯萊特是第一個來到理論物理研究所的美國人，這個樂於接受新鮮事物的美國人，還給研究所帶來了一個新思想，那就是愛因斯坦的光子是存在的，但同時也會有某一種波在引導光子的行為，使其運動符合麥克斯韋的波動理論。
這一次，還沒等到玻爾出手，克萊默斯就第一個跳出來教訓新人。
他義正言辭地駁斥了斯萊特的想法，照搬照抄了當時玻爾訓斥自己時的那番話，試圖說服這個美國人接受老闆的那個光子不可能存在的觀點。
不過，玻爾倒是聽進去了一部分斯萊特的想法，他聯想到了自己之前提出來的對應原理：在原子範疇內的現象與宏觀範圍內的現象可以各自遵循本範圍內的規律，但當把微觀範圍內的規律延伸到經典範圍時，則它所得到的數值結果應該與經典規律所得到的相一致。
他覺得斯萊特這個新人的思路，也不是毫無可取之處，值得花費一番功夫，使用對應原理將其中的謬誤改正，或許能寫出一篇不錯的論文來。
於是，三個人又像之前玻爾寫給《自然科學會報》的那篇通訊一樣，開始日復一日地待在同一間辦公室里，「合寫」一篇新的論文。具體的分工如下：
玻爾負責叼著菸斗在屋子裡來回踱步，嘴裡偶爾嘟嘟囔囔地向兩人講述著自己的觀點。
克萊默斯仍然負責忠實記錄，他的筆記本上從不落下從自己老師口中蹦出的任何一個單詞，不放過一丁點兒思想的火花。
然而作為觀點提出者的斯特萊，面前發生的一切都仿佛和他無關，他只能坐在另一邊的沙發上瞪著眼睛望向天花板。
用了不到一個星期的時間，玻爾便滿意地為自己這個新的理論畫上了句號，這在玻爾的論文寫作史上算是出奇的快速迅捷。
但論文的內容已經面目全非，基本上沒有了斯萊特最初思想的影子。
相應地，這篇論文的作者順序依次為玻爾（Bohr）、克萊默斯（Kramers）和斯萊特（Slater），所以由他們三個提出來的理論，就被稱作「BKS理論」，這篇論文也就叫成了「BKS論文」。
當然，玻爾作為第一作者是實至名歸的：這篇篇幅高達幾十頁的論文裡，密密麻麻的全是文字，卻沒有哪怕一個數學方程。
陳慕武在他第一篇有關伽馬射線散射的論文中，只用到了高中生乃至初中生都知道的動量守恆定律和能量守恆定律。
藉由這兩個守恆定律，陳慕武推導出了光子存在的這個結論。
為了堅持光子不存在這個底線，玻爾提出來了一個及其大膽的想法：他從自己之前提出來的對應原理入手，否定了動量守恆和能量守恆這兩個基本的物理學定律！
玻爾在BKS理論中提出，這些經典物理中的動量守恆和能量守恆定律，只是在大量碰撞事件的統計平均中才成立，而在微觀條件下，單個電子受電磁波影響時的動量和能量並不守恆。
他的這一招險棋，釜底抽薪般地否定了陳慕武第一篇論文中提出來的理論。
因為無論是陳慕武的第一篇論文，還是讀過論文之後進行了大量實驗的物理學家們，所做的只不過是分別測量了入射和散射的伽馬射線的波長，這確實是一種統計平均的結果。
但即便如此，玻爾在論文中也需要花費大量篇幅，構造出一個極其曲折複雜的新理論，才能為伽馬射線的散射提供一個另類的解析。
現如今，能反駁玻爾的BKS理論的只有一種辦法，那就是找出證據，證明波長變化不僅僅是統計平均，更能夠直觀地體現在單個光子和單個電子上，也就是說，經典物理中的兩條守恆定律，在粒子碰撞中同樣適用。
巧了麼這不是？
陳慕武讓卡皮察和布萊克特拍下的照片，就是為了證實這一點！
……
愛因斯坦當初在提出光量子理論時，為了能證實其正確性，曾經在1909年的薩爾茨堡會議上，提出來了一個不是那麼出名的思想實驗，「愛因斯坦肥皂泡」：
他首先請大家想像能把陰極射線管的熱度調得無限低，以至於每次都是這樣只有單獨的一粒電子能從作為陰極的燈絲中逸出。
這粒電子會徑直地向陽極跑去，擊中那裡屏幕上的某個點（如圖a）。
這只不過是一個平平無奇的粒子運動，沒有人會為它大費腦筋，在場的科學家都接受了這個觀點。
愛因斯坦又請大家想像把一個光源的能量也調得很低很低，讓這個光源也只能在每次發出單一的能量子。
如果光的確是普朗克相信的電磁波，那麼從這個點光源所發出的光就應該是一個球面波，如同一個膨脹中的肥皂泡，同時向四面八方均勻地「散開」（如圖b）。
然而，當這個球面波在某處被吸收時，這個肥皂泡中所有的全部能量，卻又要突然集中在那一個點上，因為它只能作為整個的能量子被吸收（如圖c）。
光的能量在傳播時像膨脹的肥皂泡一樣分散，在被吸收時卻又魔術般地集中在一個點，這顯然說不通。
在最後愛因斯坦總結，如果光在發射、傳播、吸收的整個過程中都是一顆與電子一樣的粒子，就合情合理了。
他的這個肥皂泡悖論，並沒有引起在場的科學家的注意。
1917年，在用玻爾原子模型推導量子輻射定律時，愛因斯坦發現原子每次只能往一個方向發射一顆光子，是絕不可能產生像肥皂泡那樣的球形波的，則原子和電磁場之間，將永遠不會達到熱平衡。
原子在某一個方向上發射出一個光子，光子沿著直線運動，直到在抵達目的地之後被另外一個原子所吸收。
在這裡，光子表現出了像電子一樣的粒子性，但是卻全無波動的性質，完全違背了一百多年來的所有有關光的干涉和衍射的實驗現象。
為了能完美解決這兩者之間不可調和的矛盾，愛因斯坦曾假設過，或許還存在著一個符合麥克斯韋方程組的「幽靈場」，讓光子同樣符合波動的形式。
但是他幾年前提出來的肥皂泡悖論，再一次地讓他作繭自縛。
點光源的「幽靈場」必然會以球面波的形式向外擴散，而光子卻只能在某一處地點現身。
愛因斯坦沒辦法為這個「幽靈場」賦予嚴格的數學表述，所以他也沒有正式地發表論文，而僅僅是在洛倫茲、索末菲等科學家小圈子裡，提出過這個觀點而已。
玻爾同樣也知道愛因斯坦提出來的這個「幽靈場」，他認為幽靈場的觀點和自己在BKS理論中提出來的統計平均，有著相似之處。
所以即使知道愛因斯坦是一個堅定的光量子理論支持者，玻爾還是小心翼翼地把自己的這篇BKS論文的複製件，寄給了已經回到德國的愛因斯坦，想要聽聽他的看法。
至於論文的原件，當然是被他寄給了英國皇家學會的《自然科學會報》。
……
當玻爾的這篇論文還在輪船上漂泊，沿著海路從哥本哈根奔向倫敦的時候，卡皮察和布萊克特正在焦頭爛額地忙著準備期末的各項事情。
麻將牌這種四四方方的小竹子塊真是害人不淺，卡皮察下定決心，在春季學期的考試和論文答辯徹底結束之前，他每天最多只打兩圈。
而無事一身輕的陳慕武，已經開始享受起了屬於他的夏日悠閒時光。
(本章完)