这两个科学家越谈越有劲,而戴维逊心里已在悄悄地说,只今天这一席谈话我就不虚此行了。拜会过玻恩之后,戴维逊已无心再到哪里转了,便草草结束了这次访问。他回到美国后,重做了两年前的实验,果然与德布罗意的预言和计算完全一致。原来两年前的那次液态气瓶爆裂帮了他的大忙。他和革末对锌板加热、洗刷后,锌板就变成了单晶体,而任何一种波经过晶体,都会产生强度周期性的变化现象。他们真是因祸得福。同时还有另一名英国物理学家小汤姆孙,则从另一条途径获得一张电子衍射的照片。德布罗意的理论从此得到了有力的证实。德氏也因此获得1929年的诺贝尔物理学奖金,而戴维逊和小汤姆孙则共同分享了1937年的诺贝尔物理学奖金。读者或许要问:这个小汤姆孙与我们前面提到的老汤姆孙是何关系?原来他们正是一父一子,老子发现了电子,儿子又证实了电子是波,父子二人在物理学方面做着接力研究,一时在科学史上传为美谈。
各位读者,容作者在这里插几句闲话。德布罗意和戴维逊等人证明电子是波,这实在抽象,我们这里只举一个例子就可知这个理论的威力。我们平常所以能看到东西是靠光,那是平常的光作用于物体,再反射到我们眼里。光学显微镜显示物体微小细部的能力,以所使用的光的波长短到什么程度而定。因此,放大能力最强的显微镜便使用紫外光。这好比我们撬一块大石头,要用一根粗木棍,而剔牙时却只能用一根细牙签了。好了,现在证明电子和光一样也是波,而且它的波长比紫外光要小几千倍,何不用它来代替光显示物体呢?果然,人们把电子束集中在一个焦点上,射过物体,便在荧光屏上得到一个放大的图像。1932年世界上出现第一架电子显微镜。1938年美国人制成了一架能放大三万倍的电子显微镜,而当时最大的光学显微镜也只能放大两千五百倍,现在人们使用的电子显微镜已经能放大到二十万倍以上了。
好了,闲话暂且不提,我们还回到德布罗意的故事上来。这德布罗意假设一提出,当时大部分物理学家都抱着试试看的态度。其中有一个奥地利物理学家薛定谔(1887—1961年),1926年他正在苏黎世大学(就是爱因斯坦曾工作过的那所大学)任教授。有人建议他把这个假设拿到学生中去讨论,他很不以为然,只是出于礼貌,才勉强答应下来。可是当他为讨论准备介绍报告时,立即被德布罗意的思想抓住了。现在我们又要看到科学史上一次惊人的相似。这薛定谔的特长是数学很好,于是他就像牛顿总结伽利略、开普勒的成果,麦克斯韦总结法拉第的成果一样,立即用数学公式将德布罗意的思想又提高了一层,得出一个著名的“薛定谔方程”。这个方程一公布立即震惊物理界。它就像牛顿方程解释宏观世界一样,能准确地解释微观世界。它清楚地证明原子的能量是量子化的;电子运动在多条轨道上,跃迁轨道时就以光的形式放出或吸收能量;电子在核外运动有着确定的角度分布。这样,他用数学形式开辟出一个量子力学新体系。同时,还有一个德国物理学家海森堡从另一角度研究量子力学,提出一个矩阵力学体系。薛定谔用的是微积分形式,海森堡用的是代数形式,物理学早已不是人们靠眼看手摸形状、温度来描述,它现在要用更抽象的概念才能做出更准确的表述了。正像我们绘画时为了更准确更传神,白描反而不够,而要用写意。