第一节
而致千里;假舟楫者,非能水也,而绝江河;君子生非异也,善假于物也。”叶企孙深得这句古训之精髓。科学之所以发展,就是一代一代科学家不断在前人的基础上开拓创新的结果。密立根就说:“一种科学的发达好像一种植物,由步步增添极小部分的方法而生长。每个研究常修改前面的研究,每个新学说,好像一个大会堂,由许多建筑家用多种材料建筑而成。”因此,叶企孙谨记恩师的教导,在开始他的计划之前,他认真仔细地研究了大师们以前的所有实验测量,发现1917年w.duane和f.g.black的实验有其相当的可取之处,只要在几个环节上再加改进,就可以得出更为精确的实验数据。于是,叶企孙请w.duane来做他的指导老师,与h.h.palmer合作,于1921年3月开始了他们的寻梦之旅。
叶企孙对1917年的测定首先进行了重温,在w.duane指导下,这项测定的先期工作犹如中国书法练习第一阶段的描红和临摹。导师对这个肯定自己测定思路的中国留学生非常欣赏,他从中看到了来自东方古老国度的年轻人的智慧和谦逊的美德。在重温和“临摹”中,叶企孙很快就找到了以往测试的优长和不足,并且大胆地提出了自己改进的意见。叶企孙首先改进的是电压测量的环节,因为这个数值直接关系到h值的确定。他采用了电位计原理。为了提高电位计的精确度,他特别设计绕制了一个高电阻锰铜线圈,总电阻高达6039504欧,这样可以保证在实验全过程中其阻值不会变化,从而大大提高电压分辨率。这将使电压测量所带来的误差可以忽略不计,使电压测量环节达到完美境地。
另一项改进是短波极限的精确测定。叶企孙利用最新的x射线分光计,在旋转分光计以测定偏转角时,分光计几乎观察不到偏心率。而过去的测试者们往往达不到这项要求,他们的分光计在旋转时都存在着偏心率,这就使测出的x射线的偏转角读数有不规则的误差,因此,计算所得的数值就不够准确。
叶企孙是个极其精细的人,他考虑到进入分光计的x射线本身不是一束平行的x射线,因此测定这条x射线的方向角,需要修正,计入这个修正值后求出的测定值就精确许多。
在采取了一系列大胆而又别出心裁的改进之后,叶企孙们获得精度很高的v和短波限布拉格反射角的数据,其相对误差比标准电波电动势的相对误差还小。用这些实验数据和国际上当时采用的电子量(e)、(c)和方解晶格常数(d)的数值,他们得出的h=(6.556±0.009)x10-34js。
当1921年的春天即将从马萨诸塞州的怀抱里抽身而去的时候,在美国物理学会华盛顿会议上,叶企孙和他的合作者用激昂的声音宣读了一份惊世之作——《用射线方法重新测定普朗克常数》。
世界为之哗然。
20世纪之初是一个飞速变化的时代,物理科学担纲主角的科技的天空常常是风云际会,瞬息万变,真有你方唱罢我登场的意味。但是,这主要是西方科学家们的天空,而东方还是浑然一片。在多数西方人眼里,东方人还在沉睡,完全与近代科学无缘,虽然中国是文明古国,有过四大发明,但她现在尚未苏醒。
然而,叶企孙却给西方科学家们上了一课。
一个名不见经传的小小留学生,一个年仅23岁的中国小伙子,竟能如此精准地测定普朗克常数,这本身比普朗克常数被精测更具轰动效应。一个几乎昨天还梳着长辫、身穿长袍马褂的人,怎么一夜醒来就能和西方科学家比肩呢?须知测定普朗克常数的人大都是世界物理学的重镇,他们都是数一数二的大科学家,而今天在会议上宣布比往日更精确的普朗克常数的人,却是来自遥远东方的一个年轻的中国人,他们不能不惊叹,科学