菲利普·莱纳德,德国物理学家,1905年诺贝尔物理学奖得主。他是非常著名的实验物理学家,曾经当过赫兹的助手,在光电效应的研究上有非常卓越的贡献。
菲利普·莱纳德
不过,可能大家更熟悉的莱纳德,是《生活大爆炸》中的男主之一,谢尔顿的室友,他跟菲利普·莱纳德一样,也是一名实验物理学家。
《生活大爆炸》的莱纳德
《生活大爆炸》的莱纳德,跟作为理论物理学家的谢尔顿,是同室好友。然而,在真实的历史中,莱纳德跟著名的理论物理学家爱因斯坦,却是一对死敌,这是什么缘故呢?
这就要从光电效应说起。
光电效应,是赫兹发现的一种神奇现象,简单来说,就是用高于某种频率的光去照射金属板,会产生电流。然而,当光的频率低于某个数值时,无论用多大能量的光去照射金属板,电流都不会出现。
光电效应
这种现象,经典物理学根本无法解释。经典物理学认为,光是一种电磁波,光转化为电,这应该跟光的能量大小有关,但跟光的频率,是毫无关系的。
1905年,爱因斯坦发表著名论文——《关于光的产生和转化的一个试探性观点》,提出了影响深远的光量子假说。他认为,一束光,是由一群光量子组成。一个光量子的能量等于普朗克常数乘以频率。正是因为光的这些特性,造成了光电效应中,光转化为电,跟频率有关。
爱因斯坦的理论,看似完美地解释了光电效应,但当时的物理学家认吗?很遗憾的是——不认。
因为当时的学界,光的波动理论占了绝对上风,而且经典物理学认为,能量应该是无穷可分,是连续的。而爱因斯坦的光量子假说,等于说能量是有最小单位,是不连续的,这跟经典物理理论是根本矛盾的。
如果承认了爱因斯坦的光量子假说,那整个经典物理学大厦,恐怕都要推倒重建,那花费的成本,时间,可都是太大了。科学研究,遵循奥卡姆剃刀原则,这原则说的是,如果没有必要,就不要增加新的东西。说白了,科学研究,也是要讲成本,讲经济,讲效率的,如果没有必要,就不要增加成本,不要增加各种让物理学家挠头烧脑的概念公式。
奥卡姆剃刀
大家的时间都很宝贵,兄弟你增加概念公式来浪费大家的时间,这很不友好呀,老铁!
爱因斯坦提出的光量子假说,恰恰违反了奥卡姆剃刀原则,增加了新的概念公式,而且还是要推倒整个经典物理学大厦的概念公式,这要花费的时间成本可就海了去了,所以光量子假说才会引起当时物理学家的普遍抵制。确实,对于经典科学理论不能解释的现象,最经济实惠的方式,就是打个补丁。
物理学史上最著名的补丁,当数以太假说。这以太补丁之所以要打,就是因为牛顿跟麦克斯韦这两尊大神的理论,产生了严重的矛盾,为了调和这个矛盾,一群凡人物理学家,只好翻遍旧书,找来以太这个概念,为两者的理论冲突打上这么一个别扭的补丁。
而刨去以太这个伪概念的大神,还是爱因斯坦本人。爱因斯坦在物理学上的成就,简单来说,就是剔除以太,创立相对论。提出光量子假说,成为旧量子力学的奠基人之一。这一减一增,就造就了他物理之神的地位。
说回光电效应,当时,对光电效应打补丁的人,正是菲利普·莱纳德。
他提出了著名的“触发假说”,简单来说,光在光电效应中扮演的角色,只是类似于催化剂那样的存在,本身并没有参加到能量转化中去。莱纳德的这个假说,很好地在不违背经典物理学的前提下,解释了光电效应,所以当时的物理学家,都普遍接受这个观点。
然而,跟物理之神硬扛的人,貌似除了波尔,好像就没有几个有好下场。
爱因斯坦的理论,引起了美国实验物理学家罗伯特·安德鲁·密立根的注意,起初他并不赞同爱因斯坦的观点。为了推翻爱因斯坦,他花了十年的时间去做各种精密实验,最终证明爱因斯坦的理论正确无误,并且还计算出普朗克常数。
罗伯特·安德鲁·密立根
密立根:不管你信不信,反正我信了。爱哥,我挺你!
密立根虽然被实验打脸,但他凭借这些实验拿了1923年的诺贝尔物理学奖。有诺奖肯定,哪怕是被打脸,密立根也是心甘情愿甘之如饴。但作为另一个被打脸的对象,莱纳德那可就郁闷了。爱因斯坦是正确的,那他的解释就是错误的。
莱纳德是个心胸狭窄,嫉妒心极为强烈的人,而且他是一个种族主义者,爱因斯坦作为他的学术死敌加犹太人身份,深深刺痛了他。
1913年,爱因斯坦返回德国,担任柏林威廉皇帝物理研究所所长和柏林洪堡大学教授,并当选为普鲁士科学院院士。莱纳德跟爱因斯坦同处在德国科研圈,两人低头不见抬头见,莱纳德的嫉妒心终于爆发,开始明里暗里施加各种手段,阻挠爱因斯坦的研究。
1914年,爱因斯坦申请六千马克经费,去俄国拍摄日全食照片,验证他的广义相对论。莱纳德作为委员会中的一员,强烈反对。
美剧《天才爱因斯坦》,莱纳德反对爱因斯坦的经费申请
1919年5月29日,爱丁顿带领观测队,到达西非普林西比岛拍摄日全食照片。经过照片比对,验证了广义相对论的正确性。诺贝尔委员会考虑颁诺奖给爱因斯坦,莱纳德强烈反对。
美剧《天才爱因斯坦》,莱纳德反对颁发诺奖给爱因斯坦
然而,爱因斯坦的名气在那时已经非常非常大了,再不颁发诺奖给他,诺奖的权威性都要被质疑了。最终,爱因斯坦拿了1921年的诺贝尔物理学奖,而且,爱因斯坦拿诺奖的原因,还不是因为相对论,而是因为莱纳德最痛恨的光量子假说。那等于诺奖委员,整个学术界,都在否定他过去的研究成果,都在啪啪啪地打他的脸。
他开始多次在公开场合,反对相对论,批判爱因斯坦,并鼓吹所谓的“德意志物理学”。
然而,爱因斯坦那时已经是比肩牛顿的科学巨匠,无人不知无人不晓,有名人效应加持,犹如金身护体一般。莱纳德的那些反对,就好像隔靴搔痒,根本动摇不了爱因斯坦分毫。
直到希特勒上台,莱纳德这才看到了扳倒爱因斯坦的希望,为了打败宿敌,成就自己,他加入了臭名昭著的纳粹党,成为了希特勒的科学顾问。
美剧《天才爱因斯坦》,莱纳德拜见希特勒,做出了纳粹礼的动作
有纳粹帮忙,莱纳德气焰嚣张,向爱因斯坦施加各种压力。最终,爱因斯坦承受不了各种汹涌而来的压力,移民去了美国。在美国,他写信给罗斯福,支持研发原子弹。终于,在1945年,美国在日本的广岛、长崎接连投下了两颗原子弹,验证了爱因斯坦的质能方程,日本被迫投降,二战结束。
二战结束后,鉴于莱纳德年事已高,美国免除了对他的非纳粹化措施,然而仅仅过了两年,他就郁郁死去。
莱纳德原本是一位非常出色的实验物理学家,然而因为对爱因斯坦的嫉妒,他最终沦为纳粹走狗,这让他原本光辉灿烂的科学家形象,蒙上了一层厚厚的阴影。
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