调教诸天 第90节

  于是四个人当即就步行到了章星九住的公寓,煮好咖啡、就着刚才在路上买的蛋糕点心,章星九开始阐述自己的看法,“就目前已有的理论,也有很多矛盾的地方。”

  “比如光速的问题,牛顿力学下光速是可以利用伽利略变换进行叠加的,也就是说光速并不是恒定的,有时候快,有时候慢,超光速是很正常的;但是麦克斯韦方程组可不一样,给出的光速是一个恒定的数值。”

  “再比如以太的问题,迈克耳逊和莫雷九年前在克利夫兰的著名实验已经证明,不论地球运动的方向同光的射向一致或相反,测出的光速都相同,在地球同设想的以太之间没有相对运动;因而,根本找不到以太或绝对静止的空间.”

  “再比如黑体辐射实验发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关;从经典物理学的角度看来,这个实验的结果是不可思议的。”

  章星九提出来的这几个问题,尤其是后两个,在物理界已经被很多人认识到,开尔文勋爵在演讲时也说,‘动力理论肯定了热和光是运动的两种方式,现在,它那美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”

  郎之万对这两个问题也有些研究,“这两个问题的确无法用经典物理理论解释,这对李普曼教授似乎是个坏消息,因为这有可能导致他信仰的崩溃,但是对我们却是好事,因为这预示着新的可能,李普曼教授或许已经没太多精力研究这些问题了,我们却不缺乏时间和精力。”

  “要是能驱散物理大厦上的这两朵乌云,我们或许也可以像牛顿、麦克斯韦一样成为留名物理史册的大人物!”章星九笑道。

  “啪啪啪!”郎之万忍不住开始鼓掌,“物理大厦上的两朵乌云,这个比喻实在是太棒了,完美地形容了如今理论物理领域的现状。”

  “那么,对于驱散这两朵乌云,你们有什么想法?”皮埃尔好奇地问道,虽然他的研究领域更偏向实际影响,却不代表他对理论毫无兴趣。

  郎之万侃侃而谈,可是他虽然指出了问题,却没有提出解决的方案。

  章星九则拿出了更实际的方案,“或许,我们可以做个实验。”

第267章 黑体辐射实验

  来法兰西之前,章星九就已经想好了自己的主攻方向,搞发明研究是不可能的,就华夏现在的工业能力,不管他研究出什么,占便宜的只会是欧美发达国家。

  要是因为自己的原因,拉大了华夏和欧美发达国家的差距,那章星九就百死莫赎了。

  比如他脑子里倒是有合成氨的技术,这要是敢拿出来,欧美国家的战争能力就会猛然暴涨,等他们自己先打够了,接下来会做什么不用想也知道,所以这东西肯定不能拿出来。

  而理论物理则要好得多,理论的开拓肯定会促进应用的发展,可这往往需要时间,有些还是很长的时间,只需要卡准机会,略微领先欧美的理论物理学家几年,并不会对历史造成太大干扰。

  现在理论物理领域最大的问题就是这两朵乌云,用这个来作为自己扬名实在是再合适不过了,因为就算没有章星九,欧美的物理学家们也会很快取得突破,他只是把时间稍微提前了一点而已。

  “我在期刊杂志上看到,前不久德国帝国物理技术研究所的研究人员维恩从热力学角度推导出半经验的黑体辐射公式,称为‘维恩近似’,只是还没有经过试验验证,我们可以设计一套实验方案出来,检测下这个公式。”

  任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质,辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。

  这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称之为热辐射,为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律,物理学家们定义了一种理想物体黑体(black body),以此作为热辐射研究的标准物体。

  现实生活中煤炭是最接近于“黑体”的物质,在被加热时,先是发出红光(波长较长,频率较低),随着温度的上升,光的颜色由红变黄,最后变为蓝色(波长较短,频率较高)。

  后来广义上讲,但凡加热物质发射电磁波的现象都可被称为“黑体辐射”,物理学家探索的就是“黑体辐射”的能量与温度、波长之间的关系,维恩前不久拿出来的公式就试图用数学方法来描述这种关系。

  只是他的公式并不准确,而通过实验可以发现公式中的漏洞,德国物理学家在几个月后就证明了这一点,章星九现在只不过是把这个时间稍微提前而已。

  “你打算怎么做实验?”皮埃尔饶有兴趣的问道,他从十多年前就开始主管实验室,对实验的兴趣远比枯燥的理论要大。

  “尝试把黑体加热,来测量不同波长的数据指标,维恩认为当波长趋向无穷大时,能量密度和温度无关,我们可以通过数据来检测这个猜想。”章星九拿出了德国物理学家卢梅尔和普林舍姆的实验方案。

  郎之万沉默地思索了一会儿,然后突然睁开眼睛,“从理论上来讲,这种方法应该可行,只是测量的范围要大一些,因为维恩肯定已经进行过实验,数据也必然符合他的公式,不然他就不会拿出来了。”

  “如果进行这项实验,需要加热设备,需要合适的黑体,最重要的是需要美国学者兰利发明的热辐射计,这是一个最好的测量工具,配合罗兰凹面光栅,可以得到相当精确的热辐射能量分布曲线。”章星九看向皮埃尔。

  “学校的实验室里有这些设备,只是普通学生无权使用,必须拿出完善的实验方案,来说服李普曼教授,我可以帮忙劝说,但不保证一定成功,李普曼教授在学术上还是非常固执的,如果你的方案不够好,他是不会通过的。”皮埃尔说道。

  “能否给我拿几份已经通过的实验方案,我学习下他们的写作方式。”章星九没有急着马上开始写方案,如今的方案格式肯定和后世有很大不同,要是区别太大,或许李普曼教授会觉得不太习惯,连内容都不看就直接否了。

  “没有问题,明天下课后,我拿给你。”这都是小事儿,皮埃尔自己就是实验室的负责人,他那里类似的方案有很多。

  “我对这个课题也非常感兴趣,写方案的时候请务必带上我。”郎之万连忙插话,他倒不是想抢章星九的创意,而是确实对这个问题感兴趣。

  章星九也乐得有人帮忙打下手,而且他对郎之万的印象也不错,这位日后可是法共成员,还曾经多次在公开场合声援过华夏,是货真价实的国际友人,对这样的人,他还是希望能处好关系。

  于是从这天开始,郎之万每天下课就

  这时候章星九的客房就发挥了作用,有时候俩人忙活的太晚,郎之万就直接去客卧休息,不用来回跑了。

  一星期后,章星九把撰写好的方案交给皮埃尔,皮埃尔先检查了一番,指出了几个书写习惯上的小问题,章星九重新修改完毕,就直接拿给李普曼看。

  章星九在课堂上表现得不错,认真听讲、积极回答老师的提问,作业也完成的又快又好,一有时间就去图书馆泡着,李普曼去查资料的时候就经常遇到他。

  哪有老师会不喜欢这样的学生?所以李普曼对章星九的印象相当好,现在看到他的实验方案也写的很好,就大笔一挥,给了他这个机会。

  皮埃尔为他们准备好了实验设备和场所,郎之万也溜进了实验室,俩人在皮埃尔的指导下开始了实验准备。

  章星九很快就学会了热辐射计和罗兰凹面光栅的操作,加热黑体的步骤也掌握地非常精确,皮埃尔看了很是心动,“我的实验室就缺你这样操作精准的助手,等我和玛丽开启新项目的时候,你要不要过来帮忙?”

  我去,你们这个新项目该不是玩沥青铀矿吧?这个我可不敢!

第268章 实验结果

  如今科学家对放射性物质的认识非常粗浅,他们经常在没有任何防备的情况下就以放射性物质为原材料进行各种实验。

  玛丽刚刚发现镭的时候,镭因具有摧毁癌细胞的神奇威力,而被社会疯狂追捧。

  当时,镭被大家称之为“天使射线”、“上帝之光”、“夫妻和谐的希望”,对男士能提高思维能力、缓解压力、提神醒脑、壮阳;对女士可以美容养颜、返老还童、美白。

  在当时的宣传中,没有镭做不到的事情,要不然怎么叫“天使射线”。

  最典型的就是镭水,简单地说,就是一个罐子,往里面扔镭,倒水,第二天里面的水就有强大的保健功效,能提神醒脑,美容养颜……

  还有镭牙膏、镭巧克力、镭儿童玩具这些后世必须用黑黄标志注明危险的东西,竟然堂而皇之地摆在超市货架上,任人随意挑选购买。

  现在恐怕只有章星九清楚这些东西的危害,可他偏偏没办法劝说居里夫妇,因为要说服他们就必须揭示放射性物质的危害,而这必然推动核物理的发展,这个代价是章星九无法承受的。

  他只能自己远离这些危害,顶多在饮食方面以营养为理由给他们一些建议,希望能以此来减轻他们遭受的伤害。

  他俩的实验项目启动还早,章星九也没急着拒绝,反正估计到那时候他已经在物理界有了一定声望地位,有自己的研究项目可做,居里夫妇也就不好意思打扰自己了。

  经过一段时间的磨合,由章星九和郎之万组成的实验小组终于可以开始进行正式的试验了,一开始,实验并不顺利,他们对各种固体的热辐射进行了测量,结果很好地符合了维恩的公式。

  而且这时候,德国那边又有一篇新的论文传来,德国物理学家帕邢进行了类似的实验,他在一定范围内测量了多种物体的热辐射,实验结果也符合维恩公式。

  皮埃尔安慰他们,“绝大多数时候,物理实验都不会得到让我们感到惊喜的结果,我们在实验室里的工作大多数都是无用功,不过这并非没有意义,无论证实某个定律准确或不准确,都是有价值的。”

  “而且你们的实验和帕邢的实验也有一些区别,如果把数据认真整理起来,绘制出图表,写成文章,我可以帮你们投递给《物理学报》,你们第一次设计实验方案就能登上《物理学报》已经很不错了。”

  如今各国学者还是会优先给本国期刊投递稿件,而《物理学报》是1872年由夏尔-达尔梅达创办的杂志,在法国物理学界有很大影响力。

  “我还是想继续试试,因为我们和帕邢的实验范围还是太过狭窄了,加热物体的温度不够高,搜集到的数据也多是短波辐射,很少有长波数据。”章星九一点儿也不气馁,更不着急,因为他知道准确答案在哪里。

  “好吧,多搜集一些数据,文章更有说服力,我想李普曼先生看到你们现在的成绩,也不会责怪你们浪费经费的。”皮埃尔大度地批准他们继续实验。

  反正这个实验也不需要太多支出,使用的耗材并不值钱,能换来一篇《物理学报》已经很划算了,再让他们多做几次实验也没关系。

  晚上在章星九的公寓聚会,他拿着红酒杯提出了新的实验方案,“或许我们可以把黑体的温度再提高一些,比如1000K?”

  K就是说物理大厦已经建成的那位开尔文勋爵提出的温度单位,以绝对零度作为计算起点,即-273.15℃等于0K,1000K的话就是七百多摄氏度。

  “这肯定会提高实验成本,燃料也是要花钱的,这样的话就会减少我们的实验次数,在居里教授心里,对我们的实验肯定会有个总预算。”郎之万微微有些迟疑。

  “可按照之前的方法进行实验,恐怕无法得出新的数据,只有提高温度才能获得更长的波长,无意义的实验重复再多次也没有价值,新的实验方案或许成本更高,却有可能带来突破。”章星九继续劝说。

  “好吧,听你的。”郎之万也接受了章星九的想法。

  他俩连夜修改实验方案,第二天来到实验室,马上按照方案提高黑体的温度,一开始检测到的数据和之前并没有太大区别,依旧符合温恩公式的描述。

  但是等温度突破1000K的时候,情况慢慢有了变化,实验数据和理论出现了偏差。

  俩人顿时振奋起来,连忙把这个好消息汇报给皮埃尔,皮埃尔同样激动,“这说明维恩公式有可能是错误的,你们需要更多数据来证实这个结论!”

  “可是实验的预算”章星九提醒道。

  “别管什么预算!你们的新发现值得追加!”皮埃尔毫不在乎这点钱,各所大学之间也有竞争,而竞争的焦点就在于谁能取得更多的突破,现在章星九他们就差临门一脚了,皮埃尔又怎么舍不得这点钱呢。

  “你们继续实验,我去给李普曼教授汇报。”说完他就转身出了实验室,这么重要的发现,一定要让李普曼教授知道,他才是物理系现在的负责人。

  章星九和郎之万刚得出了一组新的数据,李普曼教授就到了,他接过实验结果,把这些数据代入到维恩公式,结果果然很不一样。

  实验结果显示,能量密度在长波范围内应该和绝对温度成正比,而不是维恩所预言的那样,当波长趋向无穷大时,能量密度和温度无关。

  “德国人是错误的。”李普曼教授很是激动。

  李普曼年轻的时候,可是亲身经历过普鲁士国王威廉一世在法国凡尔赛宫加冕为皇帝的耻辱,如今战争虽然过去了,他也一直对德国人没什么好感,现在自己的学生推翻了德国人的理论,自然值得庆祝。

  “继续搜集更多数据,务必把论文写得无可辩驳,然后发表在.发表在《自然》上!”李普曼教授觉得,既然证明了德国人的错误,那就该让更多国家的学者知道。

  明天的更新可能晚点

第269章 双喜临门

  章星九和郎之万立刻再次精神抖擞地投入到实验中,任何实验只有能够准确的重复才有意义,单独的孤例证明力就要差很多。

  很快,他们的第二次实验也得出了同样的结果,在长波范围内,实验结果确实和维恩公式预测的现象不一致。

  到了这个地步,就可以正式开始着手撰写论文了,章星九主笔,郎之万提供辅助,李普曼教授进行审核,没花多长时间,一篇必定会轰动物理界的论文就这样诞生了。

  “非常好,今天就邮寄给《自然》吧。”李普曼教授做了最后的检查,他对论文的质量非常满意,立刻安排行政人员使用最快的邮寄方式寄出去。

  这封信先乘坐火车抵达加莱港口,再换乘船只穿越多佛尔海峡,沿着泰晤士河逆流而上,只花了几天时间就抵达了伦敦,送到《自然》编辑部的编辑们手里。

  审稿编辑打开信封一看,见通讯作者一栏里写着加布里埃尔-李普曼的名字,立刻就重视了几分,这位可是物理界成名已久的权威,还是索邦大学物理系的负责人,他提交的论文必须认真对待。

  再看

  “真是个不明智的选择,他的才华不应该浪费在法国,浪费在索邦大学这种地方。”另一名编辑附和道,在他看来英国的学术水平无疑是全球最高的,剑桥也远胜于索邦大学。

  当看到第二作者名字的时候,编辑心中的酸意就更浓了,“保罗-郎之万?我也听说过这个名字,约瑟夫-汤姆孙教授对他很有兴趣,可能会邀请他加入卡文迪许实验室。”

  约瑟夫-汤姆孙是英国著名物理学家,如今在剑桥大学担任卡文迪许实验室主任,这个实验室由电磁学之父詹姆斯-克拉克-麦克斯韦于1871年创立,时至今日已经成为全球最著名的物理实验室,有资格进入这个实验室的无疑都是物理界未来闪耀的明星。

  现在一个法国年轻人竟然进了英国最好的实验室,他们心里难免会有些酸意。

  “好吧,不说这些了,还是先来看看论文的内容吧。”尽管如此,这些编辑还是以专业的眼光审核了这篇文章。

  看完他们顿时幸灾乐祸起来,“哈,还真是有趣,一个法国人和一个华夏人,发现了德国人的错误。”

  英国和法国、德国的关系非常微妙,他们很乐意看到这种热闹,笑了一阵儿,一名编辑矜持地说道,“应该是一名法国科学家和一名华夏科学家,把德国人的错误投递给了我们的期刊。”

  “这说明我们《自然》在科学领域具有崇高的地位,世界各国的科学家都想借助我们来宣传他们的学术成就。”其他编辑很快就明白了他的意思,当地骄傲地笑了起来。

  “那么,尽快把这篇文章交给合适的审稿人进行审核吧,争取发表在下一期杂志上,我迫不及待地想知道,物理界看到这篇文章会是什么反应。”

  一来可以看热闹,二来这篇论文确实很重要,笼罩在物理大厦上的这两朵乌云可以说是如今物理领域最受关注的课题。

  十年前,迈克尔逊-莫雷实验动摇了以太学说,现如今,章星九又用黑体辐射实验否定了维恩的公式,这样的重磅消息肯定要第一时间发布出去。

  他们很快把这篇论文抄录几份邮寄给了距离比较近的几位权威审稿人,这些物理教授看到论文立刻陷入震惊,他们以最快的速度审完了这篇稿子,并给予了通过,无论是实验本身还是分析过程都非常符合科学规律,完全找不到驳回的理由。

  这些专家前脚把回复邮件寄出去,后脚就开始着手安排自己的助理、学生,在实验室里进行重复试验,如果这些实验的结果和章星九的一样,他们也能写几篇论文来认真讨论黑体辐射的问题,要是有新的发现,那就更了不得了,绝对够他们吃上好几年的。

  如此好的机会,怎么可能放过?

  又过了几天,李普曼教授收到了《自然》杂志的回信,他马上把章星九叫了过去,告诉了他这个好消息,“《自然》编辑部的审稿人已经审完了你的文章,并且获得了通过,这篇文章会在下一期发表,而且是封面文章,你马上就要成为物理界的焦点了。”

  “这都是您和皮埃尔先生给予了我足够的信任和支持,要不然我也不会这么快就写出这篇文章。”章星九礼貌地回应。

  “实验结果虽然证明了维恩公式的错误,但你们还没有找到解释这一问题的方法,所以接下来我希望你们能继续在这一领域努力!争取早日做出突破。”李普曼教授勉励道。

  自从维恩公式诞生之后,德国似乎有成为世界黑体辐射研究中心的趋势,要是能取代他们的地位,让索邦大学成为新的中心,那他们能拿到的好处可就太多了。

  和这样的前景相比,多给一些资源又算得了什么呢?

  “我已经想好了下个实验的方案。”章星九回答道,他现在担心的根本不是接下来该做啥,而是如何怎么样把控节奏,既不要被其他研究机构赶超,又不能走的太快。

  章星九借用了李普曼办公室的电话,告诉了郎之万这个好消息,再约上他和居里夫妇来自己的房子,准备来个小规模的庆祝。

  等他买好东西回到公寓楼下,就看到一个熟悉的家伙正在门口来回踱步,便打了声招呼,“爱丁顿先生,您怎么来巴黎了?”

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