018章空间量子化(1/2)

李康平回到宿舍，起草哥伦比亚学院毕业报告、哥伦比亚大学研究院物理学部入学申请书。

哥伦比亚学院毕业报告是一份总结报告，李康平写了两页纸，陈述了他就读该院期间取得了怎样的成绩，目前已满足该院本科生毕业条件，请教务评议会审批并发放学士学位证书。

哥大研究院入学申请书的内容要多一些，李康平再次陈述他在本科期间的表现，重点突出他在物理学上实打实的a+、a、pr论文，并希望自己的硕士导师是伍德盖特教授。

李康平写完本科毕业报告、研究院申请书，附证明文件，提交给了麦克唐纳先生。

伍德盖特教授说过，他每个工作日的中午要么在办公室，要么在实验室。

李康平于中午十二点半来到赫特莱楼，他瞅见伍德盖特教授办公室的门开着，伍德盖特教授坐在屋内，抽着烟，烟雾缭绕。

咚咚咚。李康平敲响敞开的大门，他请示道：“教授，我可以进来吗？”

“李，请进。”

李康平入内，虽然门窗皆开，但他仍然闻到了浓浓的烟味。

烟灰缸里塞满了烟头，伍德盖特教授愁眉紧锁，他并未因为李康平的到来而感到开心，或者假装开心。

男人心烦，原因无外乎金钱、事业、爱情、家庭、孩子、妻子、情人、脸面、场面、情面……所以男人心烦的原因可真不少。

李康平不知道伍德盖特教授苦脸皱眉的具体缘由，他不便多问，只是报喜：“教授，我的论文刊登在了《物理评论》上，这比我预想的要快，我原以为4月、8月甚至明年2月，才能排期到我的论文。”

“我看见了。”伍德盖特教授从文件堆里抽出这期的《物理评论》，他说：“李，你是我所知道的唯一一个在本科阶段发表《物理评论》论文的人，恭喜你。”

“谢谢你，教授，没有你的推荐，就不会有我的发表。”

李康平又道：“教授，我修满了哥伦比亚学院的学分，实际上我已经提交了哥大研究院的入学申请书，如果有可能，我希望你能成为我的硕士研究生导师。”

“有这个可能。”伍德盖特教授的发量本就稀少，他现在的发量接近于无的程度。

李康平实在忍不住了，他问：“教授，你在苦恼什么？”

“麦克唐纳先生给我看过你的实验报告，你的实验技能足以对应阴极射线的测量以及光谱线的绘制，作为一名本科生，你已做的足够好。而我正在负责的实验，它的难度远超你的想象。你看到了，我被它折磨的不成人样了。”愁云惨淡的伍德盖特教授点燃一根香烟，这是他在五分钟内点燃的第三根烟。

“教授，我知道我现在没资格问这个，但我还是想问问，你正在做的实验，究竟是关于什么的呢？”

伍德盖特教授说：“空间量子化也不是什么秘密，不少物理学家设计了实验对其进行验证。是的，我正在做的实验是空间量子化的验证实验。”

李康平身子一抖，他问：“所以伍德盖特教授，你预设空间量子化理论成立，然后验证其正确性？”

“空间量子化可以完美的描述斯塔克效应和常规塞曼效应，它对于解释x射线谱线、说明氦谱问题也起到了作用。然而一直没有人以实验的方式成功演示空间量子化的存在，有些物理学家甚至怀疑空间量子化的物理真实性。我认为，空间量子化理论应该是成立的。不幸的的是，我和其他实验物理学家一样，无法从实验上证明空间量子化的存在性、真实性。目前看来，我们已知的实验方法，在空间量子化面前苍白无力。而这正是我的苦恼之处。”这段话讲完，伍德盖特教授点燃第四根香烟。

为了描述氢原子在外电场和外磁场作用下的行为，索末菲于1916年引入了空间量子化的概念，这是纯理论性的工作。

1918年，尼尔斯·玻尔提出n1=0是禁戒的，因为电子轨道的平面如包含磁场方向，电子的运动会不稳定。这同样是理论性的假说，玻尔在索末菲的基础上补充完善了空间量子化理论。

索末菲、玻尔动嘴了，所以全世界的实验物理学家们动手了。

正如伍德盖特教授所言，空间量子化的验证实验，难就难在动手技能上。

“电子轨道的取向是无规则的，与磁场的夹角可以取任意值。检验铋原子的磁性，实验上主要的困难是实验系统的设计……”伍德盖特教授透露了一些实验细节，用他的话来说，这不是什么惊天秘密，你去问任何一位实验物理学家，他们都会这么说。

“教授，是否可以考虑用银原子取代铋原子？”

“哦？李，谈谈你的看法，说具体点。”

“我的实验设想是，使银原子束凝聚在接收的玻璃上。为了达成这个目标，我们需要更加高能、高效、高精准度的实验系统。现实中是否存在这种系统，我也不知道，我现在只能画出示意图，我可以这么做吗，教授？”

“你当然可以这么做。”伍德盖特教授递来铅笔和纸张。

李康平立即画图，他画出了一套复杂的实验装置，由半圆形电磁铁、液态空气系统、抽气机、扩散泵、真空泵、电炉、玻璃板、银原子束发生器及各种附件组成。

“教授，这是我的实验设计，图画的不够漂亮，整体上略显粗略，但该表达的核心思路，我想我已经表达清楚了。教授，你怎么说？”