吴有训验证“康普顿效应”

吴有训（1897—1977）江西省高安人。著名物理学家、教育家。解放前，任中央大学校长，解放后任中国科学院副院长等职务。

1921年秋，24岁的吴有训以优异的成绩毕业于南京高等师范学校。1922年12月，吴有训来到美国芝加哥大学攻读物理学博士学位。他非常幸运，导师竟然是世界一流的物理学家、卓越不凡的康普顿教授。康普顿教授由于提出了：电子以及其它基本粒子的“康普顿波长”概念而名噪一时。刚到芝加哥时，康普顿那独特的教学方法，吴有训很难适应。一年后，吴有训完全适应了芝加哥大学研究生的学习生活，并且已不满足于掌握课堂上、书本里的知识，他勇敢地开始向当时世界物理学的尖端冲刺，对导师康普顿教授正在研究的X射线散射现象发生了浓厚的兴趣。因为吴有训已经掂量出导师的这项研究的意义，比爱因斯坦用光子、光量子成功地解释光电效应意义更加重大。所以对康普顿教授发现的每一点研究成果，吴有训在完成自己的课程之外，都尽力亲自用物理实验去加以证实。结果，有的无懈可击，有的不尽完整，他都一一做了详细记录。

一次，康普顿教授作了《关于X射线散射现象分析》的讲学，（即后来被学术界承认的“康普顿效应”），两个半小时的讲学结束后，教授情真意切地征求大家的意见，顿时大教室内外寂静一片。有谁能对这世界上第一流的物理研究成果提出异议呢？就在这庄严的时刻，吴有训从第五排的座位上站了起来，他从容不迫地说：“对于康普顿教授目前的实验结果，是令人信服的，……由于康普顿教授研究的课题太重要了，必然引起许多人的注目，其中就包括我在内。我用业余时间做了一些实验，有些结果与教授的结论略有差别，现在提出来或许可供教授参考。一是关于X射线散射的强度问题，二是X射线散射后的光谱图问题……”接着，吴有训将自己的实验经过、结果，以及对于整个实验的估价作了详尽的分析，全场给以热烈的掌声。康普顿教授兴奋地走到吴有训的座位前，紧紧握着他的双手，并邀请他当晚到家中作客，康普顿把自己多年研究成果的论文以及实验记录送给吴有训看，他对这个来自东方黄土地上的年轻人太欣赏了。

从1922年3月到1924年7月，吴有训亲手做了120余次物理实验，整理了近百万字的笔记。通过这一系列研究和实验，他在可以充分证明康普顿效应中发现，康普顿效应很可能成为量子物理学的核心，同时也意味着，一个划时代的世界创举即将诞生。经过耐心细微的工作，吴有训用X射线散射元素测试粒子动量的愿望，终于获得成功。并且由三种、五种、七种元素的散射；向第十五种元素冲刺时，他病倒在实验室里了。

躺在医院的病床上，吴有训说着胡话，胡话的所有内容都跟X射线的实验有关。从医院出来后，吴有训马上投入了X射线散射的研究工作。他仅用了三个月就创造出一张被十五种元素所散射的X射线光谱图。这张光谱图将作为康普顿证实其理论的主要依据。后来，这张图也被吴有训纳入了自己的博士论文《论康普顿效应》之中。

1925年年初，康昔顿教授在美国哈佛大学的讲台上，满怀信心地公布了他的研究成果：“关于X射线散射光谱的实验结果。”消息传出，轰动美国和全世界，然而，事情并非一帆风顺。哈佛大学、也是现代世界上著名的实验物理学家P·W·布里基曼教授，以自己那细致、慎重的态度，依据“康普顿效应”的物理原理，不厌其烦地亲手做了这一实验，出人意外的是，竟然没有能够重复康普顿教授的效果。于是，布里基曼教授毫不迟疑地在讲台上向大家介绍了这一情况。由于哈佛大学以及布里基曼教授的盛名，人们不能不对“康普顿效应”这一重大发现表示怀疑。一时间，非议和指责传遍哈佛、芝加哥，全美国，乃至全世界。事情传到了吴有训的耳朵里，他万分焦急，但他仍然坚信康普顿教授是世界第一流的物理学家。想到这里，他急忙走进实验室，再一次查对了所有数据，又亲手做了三次实验，结果丝毫无错。吴有训连晚饭也顾不得吃，当夜就乘飞机赶到了哈佛。

第二天下午，哈佛大学的大教室里坐满了来自世界各国的物理学家、学者和教授。他们要听听康普顿的得意门生吴有训的补充讲演和实验结果，看看这个年轻人有什么高见。年仅27岁的吴有训第一次登临世界讲台，他不慌不忙，风度潇洒。他终于用他那无可辩驳的补充讲演、流畅生动的英语口才以及当场所表演的物理实验，博得了全场热烈而经久不息的掌声。台下的康普顿教授流下了激动的泪水。原来持怀疑态度的布里基曼教授走了过来，紧紧握着吴有训的手，说：“吴先生，我很信服你的实验，我要说你不愧是一位物理实验大师”。吴有训终于用自己那艰苦的实验与严格的计算、分析和整理工作，充分证实了康普顿的X射线量子散射理论——“康普顿效应”。

“康普顿效应”这一伟大的发现，无论在理论和实践上，都有着极其深远的意义。康普顿因发现“康普顿效应”获得了举世瞩目的诺贝尔物理学奖。

中国留学生吴有训的《论康普顿效应》博士论文，也轰动了全世界，为我们伟大祖国赢得了极高声誉。至今，这篇论文仍保存在芝加哥大学的图书馆里，成为世界物理学史上光辉的一页。