阿瑟·康普顿

阿瑟·霍利·康普顿(,)是一名美国物理学家,因发现展示电磁辐射粒子性的康普顿效应而于1927年获得诺贝尔物理学奖。那时的人们尽管已经清楚理解光的波动性,但仍不能完全接受光同时具有波动性与粒子性。因而这一发现轰动一时。他在曼哈顿计划中领导芝加哥大学冶金实验室的事迹,以及在1945至1953年间担任圣路易斯华盛顿大学校长的经历也为人熟知。

1919年,康普顿成为首批受美国国家科学研究委员会资助出外留学的学生,前往英国剑桥大学的卡文迪许实验室深造。在那里,他研究了伽马射线的散射与吸收。他在日后发现的康普顿效应正是基于这些研究。此外,他还利用X射线研究了铁磁性与宇宙射线,并发现:铁磁性是电子自旋排列的宏观表现;宇宙射线主要由带正电的粒子组成。

第二次世界大战期间,康普顿是曼哈顿计划的关键人物。他的报告对于计划的实施非常重要。1942年,他成为芝加哥大学冶金实验室的领导人,负责建造将铀转化为钚的核反应堆、寻找将钚从铀中分离出来的方法以及设计原子弹等工作。康普顿监理了恩里科·费米建造世界首个核反应堆芝加哥1号堆的过程,该反应堆在1942年12月2日开始试运行。康普顿的母亲曾当选1939年度的“美国母亲”。康普顿生長於书香门第。康普顿的父亲是伍斯特大学(伍斯特学院的前身,康普顿曾就读该校)的院长。长兄卡尔(也曾就读伍斯特学院)1912年在普林斯顿大学获得博士学位,并在1930年至1948年间任麻省理工学院的校长。次兄同样曾经就读於伍斯特学院,1916年获得经济学博士学位,并在1944年至1951年担任华盛顿州立学院(华盛顿州立大学的前身)的院长。三兄弟都曾是互助会的成员。

康普顿年輕時對天文学很有興趣,他曾在1910年拍摄哈雷彗星的相片。他在那一年从伍斯特毕业并获得理学学士学位,同年进入普林斯顿大学就读。1914年,他得到了硕士学位。

在康普顿1916年获得博士学位后,他与他的兄弟成为第一组共同从普林斯顿获得博士学位的三兄弟。后来他们又成为美国第一组同时担任大学校长的三兄弟。夫妇二人育有两子,阿瑟·阿兰·康普顿与约翰·约瑟夫·康普顿。

任教经历
康普頓效應
1920年,康普顿回国后被任命为圣路易斯华盛顿大学的物理系主任,韦曼·克罗物理学教授。

1923年,康普顿在《物理评论》杂志中发表论文,通过爱因斯坦1905年解釋光電效應時预言的光子所具有的动量,解释了X射线的移位。康普顿在论文中,基于X射线的光子只与一个电子相互作用的假设,推导出X射线的波长移位与散射角的数学关系。他的实验验证了这样的关系
:\lambda' - \lambda = \frac{h}{m_e c}(1-\cos{\theta}),
式中
:\lambda是原波长,
:\lambda'是散射后的波长,
:h是普朗克常数,
:m_e是电子静质量,
:c是光速,
:\theta是散射角。他发现尽管有些X射线经过了大角度的散射,但波长并没有移位。對於這種案例,光子并没有与电子发生作用。因此移位大小与电子的康普顿波长无关,而与整个原子的康普顿波长有关,可能会比电子的小一万倍。并任職該職位22年。

康普顿的首部专著《X射线与电子》()发行于1926年。他在其中展示了如何利用X射线的衍射图样来计算衍射材料的密度。同月,康普顿授权罗伯特·奥本海默设计原子弹。康普顿因在曼哈顿工程中的工作获授。

1954年,康普顿从校长职位上退休,但仍保留自然哲学杰出服务教授的职位,直至1961年不再担任全职教员。退休后,他写了《原子任务》(,1956)一书,自述在曼哈顿计划中扮演的角色。康普顿推崇基于的人类自由说,并于1931年發明了将微观量子事件放大的概念,這是為了要將「可能性」引入宏观世界。按照他所設計的怪異機制,他想像將炸藥與他的放大器被綑綁在一起。這放大机制与埃尔温·薛定谔於1935年发表的薛定谔猫悖论有相似之处。

一些哲學家給出批評,他的構想将「可能性」视为人们行动的直接动因。针对这些意见,康普顿1955年在《大西洋月刊》发表文章澄清了他思想的两阶段性质:首先会有一系列随机事件,人们再通过选择的動作添加决定性因素。

康普顿一生获得过大量荣誉,包括诺贝尔物理学奖(1927)、马泰乌奇奖章(1930)、皇家学会颁发的休斯奖章(1940)以及富蘭克林研究所颁发的富兰克林奖章(1940)。
*圣路易斯华盛顿大学的物理研究中心;
*“霍利减速带”,由康普顿发明的较为和缓的减速带;
*芝加哥大学学生宿舍之一的康普顿楼,目前已列入美国国家历史名胜名录;
*也有一颗属于他的星星;
*美国航空航天局的康普顿伽玛射线天文台,康普顿效应是天文台上的仪器探测伽马射线的核心原理。

著作
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参考文献
外部链接

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