“科二代”的“正名”之路

在科学研究领域，从来不缺少“打虎打兄弟，打父子”的例子。即使在许多科学家期待的诺贝尔奖这样的领奖台上，也有许多“父子兵”血脉相连，将继续进行研究。今天的英雄g p .汤姆森和他的父亲j j .汤姆森就是这样的“诺贝尔奖获得者”。

J.j .汤姆森和g.p .汤姆森(网络图)

1892年5月3日，汤姆森出生在英国剑桥。作为“第一个打开基本粒子物理学大门的科学家”j j .汤姆森的独子，g . p .汤姆森从出生的那一刻起就被贴上了“第二代科学”的标签。然而，他并没有止步于父亲的“光环”，而是下定决心开辟一条自己的研究道路。

受父亲教育的启发，汤姆森非常重视对独子汤姆森的教育，注重培养儿子严谨务实的研究态度，激发他对知识的渴望。凭借扎实的基础知识和聪明的资历，汤姆森在14岁时被曼彻斯特大学录取。20岁时，他被送往剑桥大学三一学院深造，并获得了数学和物理的第一名。30岁时，他被任命为阿伯丁大学自然哲学教授。由于他对电子衍射的实验研究，他证明了法国物理学家德布罗意在1924年提出的物质波理论。1937年，他与美国物理学家戴维森分享了诺贝尔物理学奖，戴维森也证明了电子的易变性。家族的“第二代”汤姆森终于证明了自己。

有趣的是，汤姆森神父因证明电子是粒子而获得诺贝尔奖，而汤姆森神父因证明电子是波而获得诺贝尔奖。

那么，汤姆森是如何证明电子也是波的呢？这将从法国物理学家德布罗意开始。1924年，德布罗意在他的博士论文中详细解释了他创造的电子波理论，认为任何物质都具有波和粒子的性质。面对这样一篇观点惊人的论文，许多学者对此表示怀疑。德布罗意的老师朗之万将论文发给爱因斯坦征求意见。读完之后，爱因斯坦表示支持德布罗意，说“他揭开了面纱的一角”后来，薛定谔从这篇论文中获得灵感，两年后发表了著名的薛定谔方程，开启了量子力学的新时代。然而，如果电子波理论不能在实践中得到验证，这一切只能被视为假设。

在1926年举行的英国科学促进会上，汤姆森听取了物理学家波恩的演讲，他说戴维森和恒常性从金属表面反射的实验可能证明德布罗意的理论。汤姆森立即安排研究生里德从事这一学科。他们认为，如果电子有波动，电子束穿过障碍物时会像光一样衍射。所以他们用高能电子束击中铝、金、赛璐珞和其他目标。穿透薄膜后，电子束形成一系列同心圆，围绕着未偏转的电子束形成的图案，就像水波一样。然后，1927年6月18日，g . p .汤姆森在《自然》杂志上发表了一条短信，宣布了他的研究结果。

虽然实验结果比戴维森晚两个月发表，但他们都从不同方面验证了德布罗意关于电子挥发性的理论，并因此获得了诺贝尔物理学奖。正如诺贝尔奖得主汤姆森和戴维森所说，“他们的研究拓宽了物理和化学研究的范围。”