????()????孫元起領(lǐng)回了孫家鼐的墨寶,自己不知道那個字兒好。╔?╗便叫老佟捧著這字兒,到琉璃廠制個大一些的牌子,相信書畫店的師傅自然曉得哪個寫得好。不過孫元起囑咐老?。鹤詈檬前灼岬貎?,黑色字兒,另外右側(cè)再加一行英文:instituteofphysicalresearchandteaching。這個名兒,是盧瑟福來訪時,孫元起隨口說出的。隨后,《科學人》雜志的記者采訪盧瑟福時,盧瑟福提到“iprt”這個名字。前不久,孫元起翻閱盧瑟福寄來的雜志中,看到這個名字時,還會心一笑。這回,總是把這個名字正式打出去了。
????轉(zhuǎn)過一日,孫府的仆人領(lǐng)了一隊小孩兒過來了,大的也就十一二歲,小的才七八歲。估計來之前,孫家鼐先給他們上了課,所以見了孫元起,都恭恭敬敬地跪下磕頭:“拜見先生。”
????孫元起趕忙讓孩子們起來。一旁,仆人說:“這五位公子,都是幾位老爺?shù)膶O兒輩。老爺說了,孫先生是他們的兄長,俗話說‘長兄如父’,一定要嚴加督教。如果不聽,老爺會施家法的?!?br/>
????孫元起遜謝不已。問了幾句才知道他們名字分別是孫多福、孫多壽、孫多男、孫多益、孫多士。看著又多了五個孩子,孫元起頭疼不已。老師只有自己一個,這可怎么教啊?
????心中思忖一番,決定把這后來的五個孩子另外編成一個“多”字班,按照以前教“景”字班的方法教就可以了,反正原先的教材還在。教師嘛,就抓韓蘧、周宗武他們,別的不說,英文、算術(shù)總是沒問題的吧?不過他們似乎沒當過老師,看來還得給他們補補心理學和教育學的課,自己這也算是現(xiàn)炒現(xiàn)賣。
????課程表嘛,就是隨時有兩個學生在給不同班級的學生上課,自己身邊有兩名學生。這樣,自己先給兩人上課,另兩個人上課;等兩人回來,這四人互相傳授,順便編寫教材;如果有疑問,孫元起就在院中,隨時發(fā)問。
????等韓蘧、周宗武、張純、顧之麟來了,大致跟他們說了一下。他們都很同意。在他們看來,一邊當學生、一邊當老師,應該是蠻有趣的。然后,孫元起給他們講述現(xiàn)代教育學與心理學,順便拿出小學堂的課本,給他們溫習。
????韓蘧首先選了本自然,周宗武抽的是英文,都沒問題。顧之麟隨手一拿,卻是語文,翻開一看,先是英文字母,偶爾上面還有奇怪的小符號,看了半天,沒看懂。只好請教孫先生:“先生,這是……?”
????孫元起抬頭瞟了一眼,隨口答道:“漢語拼音!”
????“漢語——拼音——?那是干什么的?”顧之麟疑惑地問。╔?╗其他三人都探過頭,看了一眼,都不認識。
????“你們不知道么?哦——你們不知道哈!”漢語拼音方案是新中國建國后才確立的,清末人自然是不曉得的了。孫元起便把這大致功用給他們說了一下,比如認字方便啊、檢字容易啊、以后便于啟蒙普及啊。還方便電腦輸入,這卻不能說了。
????“知道了這拼音,確是方便認字讀音。而且知道怎么讀,就可以查到怎么寫,卻是很好。不過這檢字的字典,還沒有吧?”在一旁的張純問道。
????孫元起一拍腦袋,嗨!忘了這茬兒。只好打馬虎眼:“我是想編一本的,工作倒是極簡單,可眼下實在太忙,卻沒空……”
????顧之麟趕忙說道:“只要先生在一旁指點,我們動手,相信很快就能編出來!”
????清朝最流行的字典,當屬康熙五十四年大學士張玉書等奉命編寫的《康熙字典》,全書共42卷,收錄了4萬多個單字。在這群學生看來,編字典是了不起的大事,但先生說“極簡單”,便躍躍欲試。孫元起看他們?nèi)杠S的樣子,當下命他們尋來一本字典。
????很快,學生們便拿來一本《康熙字典》,厚厚的四十二本,看得孫元起直發(fā)虛:這是字典么?確信它不是百科全書?
????大致翻了一下《康熙字典》,是先按部首檢字,每個部首中又按筆畫數(shù)檢字,使用起來也頗為方便。但對于只知道讀音、不知道字形的字,就幾乎無能為力了。
????孫元起給他們定下體例:先編寫《漢語拼音方案》,畢竟現(xiàn)在人還不知道什么是漢語拼音;緊接著排好音序;再把《康熙字典》中比較常用的字標好拼音,再把該字的常見意思抄到一張裁好的紙條上,然后按照音序放好;全部抄好之后,謄錄到一本上,最后編寫拼音檢字和部首檢字。
????說起來簡單,做起來工作量還真不小。尤其是這四個學生,白天要聽課、上課、整理教材,晚上還要回家抄字典,忙得是昏天暗地。幸好清末的學生很懂事,不敢整出什么幺蛾子。否則,他們真得吐血了。
????孫元起也在忙,除了備課、上課、指導學生、回答海外學者來信之外,他還要寫一篇論文,和盧瑟福說好的那一篇論文。╔?╗
????這篇論文孫元起籌劃許久了,因為這篇論文要綜合法國物理學家林納(lenaral)、德國物理學家勒納德(lenard)、愛因斯坦(einstein)、美國物理學家密立根(millikan)、康普頓(pton)、英國物理學家威爾遜(wilson)等人的結(jié)論,其中勒納德、愛因斯坦、康普頓、威爾遜都是諾貝爾物理學獎的得主。由此可見這篇論文的分量。想了很久,給論文定名為《光電效應:從現(xiàn)象到本質(zhì)》。雖然很想起個“光是一種粒子”之類吸引眼球的名字,想想還是算了。
????早在1887年,德國物理學家赫茲第一個觀察到用紫光照射的尖端放電特別容易發(fā)生,這實際上是光電效應導致的。由于當時還沒有電子的概念,所以對其機制不是很清楚。直到1897年,湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子,人們才注意到一定頻率的光照射在金屬表面上時,有大量電子從表面逸出,人們稱之為光電效應。1902年,法國物理學家林納發(fā)現(xiàn)了光電效應的四個主要特征:(1)當光照到金屬表面時,電子幾乎同時發(fā)射出來;(2)單位時間逸出的電子數(shù)目正比于光的強度;(3)光電子的最大能量和光強無關(guān);(4)對特定金屬表面,都分別有非常確定的截止頻率(也稱為閾頻率),入射光的頻率必須超過這個截止頻率,才能產(chǎn)生電子,否則,不論光強多大,都無電子逸出。
????孫元起的論文就從剽竊林納的發(fā)現(xiàn)開始,首先用實驗表明光電效應的四個主要特征,并測出幾種金屬的截止頻率。然后說明光電效應的實驗規(guī)律不能用已有的波動說理論加以解釋。經(jīng)典物理認為,電磁波是一種橫波,其能量連續(xù)分布在波上。當它照在金屬上時,橫向電場作用到金屬表面的電子上,電子就得到能量。當電子集聚的能量達到一定程度時,電子就能脫離原子的束縛而逸出。電磁波的強度和電場強度的平方成正比,因此,給予電子的能量肯定應當取決于電場強度,所以我們應當期望出射電子的最大能量取決于光強(每秒入射到單位面積的能量),而和頻率無關(guān)。但從實驗觀察中可知,絕非如此。這是論文的第一部分。
????論文第二部分起,開始發(fā)展在之前《輻射強度與光波長之間的函數(shù)關(guān)系》中提及的量子學說,提出了光的粒子說“光量子假說”,用來解決光電效應問題。認為應當把光當成是由一個個的能量包所組成的,每一個能量包的能量是e,且每一個包都以某種方式保持其本體,以致使其全部能量可以集中在一個單一電子上。光在空間的傳播像粒子那樣運動,當光射到金屬表面時,能量為e的光子被電子吸收,電子把這能量的一部分用來克服金屬表面對它的束縛,另外一部分就是電子離開金屬表面后的動能。并得出著名的光電方程。╔?╗即光子能量小于金屬表面對電子的束縛時,電子不能脫出金屬表面,因而沒有光電子產(chǎn)生;當光子能量大于金屬表面對電子的束縛時,電子會立即脫出金屬表面,以剩余能量作為動能運動;光子的頻率決定了光子的能量,也就決定了電子的能量;光子的強度只是決定光子的數(shù)目,光子多,產(chǎn)生的光電子也多。這樣,經(jīng)典理論不能解釋的光電效應就被解釋了。
????同時也指出,根據(jù)光量子說可以立刻解釋光電效應,但是用來解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象時又會遇到困難。從而認為光具有“波粒二象性”。
????緊接著,是論文的第三部分,則是包括密立根、康普頓、威爾遜所做的實驗——因為孫元起手中沒有實驗器材,只能設計實驗方案,并“預計”實驗結(jié)果。比如,仔細測量了光的頻率和逸出電子能量之間的關(guān)系,“可以”驗證了光電效應量子公式。把x射線投射到石墨上,以觀測被散射后的x射線,可以發(fā)現(xiàn)其中有兩種不同的頻率成分:一種與入射射線相同,另一種則會低于入射射線。使用“設想”中的云室,可以觀測到帶電粒子的軌跡。這表明起作用的不僅是光子的能量,還有它的動量……因為現(xiàn)在,偉大的愛因斯坦還沒有提出狹義相對論,所以很多東西需要、曲折地隱晦地指出。這比直接指出還麻煩。
????1922年,愛因斯坦因光電效應獲諾貝爾物理獎。而康普頓因發(fā)現(xiàn)康普頓效應、威爾遜因發(fā)現(xiàn)用蒸汽凝聚觀測帶電粒子軌跡的方法,分享了1927年的諾貝爾物理學獎。由此可以想見這些發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的巨大影響。
????這篇論文花了孫元起兩個月的時間,寫了九十多頁。寫完之后,才有些猶豫,這么個大小的篇幅有點兒不上不下:作為一本專著,嫌小;作為一篇論文,太大。
????“算了,不考慮了,還是讓《science》的編輯煩惱去吧!”孫元起心想。至于能不能發(fā)表,這從不在孫元起關(guān)注的范圍內(nèi)。試想能寫進《物理學史》的東西,能不重要么?這么重要的東西,能不發(fā)表么?然后便把論文裝進信封,寄給了美國。
????在忙亂中,日子過得飛快。
????等孫元起論文投寄出去的時候,已經(jīng)是1899年的九月了。京師大學堂、崇實中學都已經(jīng)結(jié)束暑假,開始了新學期。孫元起又開始了每天的奔波。至于孫元起的那四個學生,每天腳不沾地,字典才編了一半兒。那兩個班的小學生,也一切照舊。孫元起已經(jīng)開始考慮給他們是不是要給補上一門“思想品德”課。嗯!招聘老師也是必須的。
????這天孫元起拖著疲憊的身子回到院子。╔?╗剛進院子,就看見韓蘧、顧之麟他們陪著陳驥德還有一個陌生的年輕人在“物理傳習所”的牌子旁聊天。這個牌子已經(jīng)擺放在那兒已經(jīng)有一兩個月了,雖然房子只是一般的平房,不是很好,可擺上了這么一個白底黑漆的牌子,多少有一些莊嚴的氣象在。孫元起在《光電效應:從現(xiàn)象到本質(zhì)》的署名上,就惡作劇地署上了“instituteofphysicalresearchandteaching”的名字。
????傍晚的陽光把孫元起的影子拉得老長。那個陌生的年輕人好像被隔在陳驥德、韓蘧的圈子外面,插不上話,只在一旁傾聽,時不時四下打量著這所奇怪的院落:有給小孩上課的地方、有給中學生上課的地方、還有署名“物理傳習所”即給大學生上課的地方……所以他最早看見孫元起走進院子,便悄悄地捅了捅身邊的陳驥德。