四
由于知音难觅，加上相对论也占去了爱因斯坦的大部分时间和精力，爱因斯坦慢慢就很少谈论光量子说了，以致于许多真心爱戴这位相对论大师的同仁以为他已经放弃了这一理论，都暗暗地为他的迷途知返而高兴。爱因斯坦可以沉默，量子精灵可不会甘于寂寞。1923年美国实验物理学家康普顿(Arthur Holly Compton)的一篇实验报告又唤醒了人们沉睡的记忆。
康普顿1892年出生于美国的俄亥俄州一个宗教气氛浓重的家庭，父亲当过牧师，母亲在教会里供职，当一名牧师，是父母对小康的最大愿望。可是小康本人更愿意窥视上帝的秘密，而不是给上帝当仆人。所以中学毕业后就考进大学读物理系。一战中他参加了美国的通讯部队，一战结束后到英国与英国伟大的实验物理学家卢瑟福有过短期的合作，回美国后被大学聘为物理学教授。
从1920年起，康普顿就从事X射线的散射实验（图2.4），有一种现象百思不得其解
康普顿将X光投射到石墨（靶物质）上，然后在不同的角度测量被石墨分子散射的X光强度。当角度不变（θ=0）时，只有等于入射频率的单一频率光。当角度发生了变化（θ≠0，如45°、90°、135°）时，发现存在两种频率的散射光。一种频率与入射光相同，另一种则频率比入射光低。用物理学家的行话说，光线“变软”了。
图2.4 康普顿实验
入射光的角度发生了偏转，表明光线穿越靶物质时遭遇到了原子的核外电子，部分能量交换给了电子从而能量减小。但用经典辐射理论无论如何都不能把能量的减小跟波长变长（也就是频率变低）联系到一块。康普顿为此思索了几年，直至引进爱因斯坦的光量子说，一切才迎刃而解了。
大伙儿也悟出一二了吧？还是那个频率和能量的关系。射线是由有限多个光量子组成的，倒霉的光量子碰上了强悍的电子，被打劫了部分能量。比如说打劫前它是个大E大V的光量子E=hV，打劫后就已经是一个能量比大E小的小e，为了使等式平衡，h是个常数（普朗克常数）咱动不了，只好相应地削减V（频率），变身为e=hv。频率变小，不就是波长变大吗？哈！射线，更确切的说光量子，就“变软”啦！把h套进去一算，正好符合一份份增减的规律。根据这条思路，康普顿列出了一个方程式，计算散射前后的波长差，然后拿去跟实验一比对，哈！符合得严丝全缝！（图2.6）
根据康普顿方程计算出来的散射光的波长差，散射角度越大的光子波长越长（频率越低）
可是还有波长不变的光量子呢？角度不偏转的还好理解——没有和电子发生碰撞。怎么偏转的散射光也有保持了入射光的频率的呢？康普顿的解释是，这部分的光量子是击中了内层电子，由于位于内层，这种电子与原子核结合得十分紧密，撞上它们就像撞上了整个原子，蚍蜉撼树呐。这种碰撞物理学上叫“弹性碰撞”，像充满气的皮球打在坚实的大地上一样，不发生能量交换，故频率不会变低。这种解释也得到实验的支持，原子序数高（电子数多）的靶物质，这种偏转而不变频的现象就多，反之则少。
在1923年5月美国的《物理评论》上，.康普顿以《X射线受轻元素散射的量子理论》为题，发表了他所发现的效应，并用光量子假说作出解释。康普顿的结论是：“现在谁也不能怀疑，伦瑟射线（即X光）是一个量子化的过程”。这话等于说，光，或更广义一点，电磁辐射，都是量子化的，具有分立间断的粒子性。
这一效应以后被称为“康普顿效应”，康普顿实验也成为爱因斯坦的光量子说成立的判决性实验。从此科学界就普遍认同了“光量子”，1926年美国物理学家刘易斯命名他为“光子”（Photon），他也就有了正式的“学名”。康普顿比爱因斯坦幸运得多，很快于1927年就获得了诺贝尔物理学奖。
普朗克在纸上画了一个美丽的量子精灵，爱因斯坦和康普顿吹了一口仙气，嘿，他现在活喽！帕里斯终归要回到皇宫，科学殿堂的门板终归挡不住量子精灵。这个捣蛋鬼又会闹出什么动静来？且听下回分解吧。
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