阿瑟·康普顿

1905 年爱因斯坦提出光由一份份能量子组成，1921 年他因此获诺贝尔奖。可到那时为止，物理学界肯接受的仍只是「光的发射与吸收是一份份的」——光本身照旧可以是连续的波。

康普顿要撬的正是这道缝：光电效应量的始终是能量的转手，谁也没有直接量过光有没有动量。

而他手上正好有量这件事的本事。1919 年他去剑桥的卡文迪什实验室，跟着卢瑟福做伽马射线散射；回到美国后，把同一套手艺用在了 X 射线上。

波长变了

1922 年，他在圣路易斯华盛顿大学量 X 射线打在石墨上的散射谱，读出来的东西不对劲：除了原来的那条谱线，还多出一条波长更长的，而它长出多少，只跟散射角有关。

波动图像里没有这条谱线的位置——受迫振动的电子只会以同一频率把光辐射回去。1923 年 5 月，康普顿改用一个在当时相当粗暴的图像：把散射当成两个弹子球相撞，一个带着动量的光子撞上一个几乎静止的电子。守恒定律一写，那条波长位移公式就出来了，里面只有普朗克常数、电子质量与光速，一个可调参数也没有。

玻尔站到了对面

公式对得上数据，并不等于所有人都认账。

对面站着的是玻尔。他与克拉默斯、斯莱特提出过一个理论，宁可让能量与动量守恒只在统计意义上成立，也要保住光的波动图像——那样康普顿的公式就只是一个平均意义上的巧合。

分胜负的办法是同时抓住散射出去的光子和被撞飞的电子，看它们是不是逐次成对出现。1925 年，康普顿与西蒙做了这个符合测量，博特与盖革在德国用另一套装置做了同样的事，两边的答案一致：每一个单独事件上动量都守恒。玻尔随后公开放弃了那个立场。

那一年康普顿三十三岁。两年后他拿到诺贝尔奖。

从散射到反应堆

康普顿 1927 年获诺贝尔奖，随后转向宇宙线。1930 年代他组织了一次全球性的巡测，在各大洲不同纬度测量宇宙线强度，证明其中相当部分是带电粒子——因为强度随地磁纬度变化。

1942 年他出任曼哈顿计划冶金实验室主任，办公地点在芝加哥大学。费米的第一座反应堆就建在他管辖下的球场看台底下。1942 年 12 月 2 日反应堆临界后，康普顿打电话向哈佛校长科南特报告，用的是一句临时编出来的暗语：意大利航海家已在新大陆登陆。对方问：土著们友善吗？他答：非常友善。

1945 年他是「临时委员会」成员之一，就是否对日本使用原子弹向政府提供意见。战后他回到学界，任圣路易斯华盛顿大学校长。

在他名下的公式里，那个常数组合 $h/(m_e c)$ 今天叫电子的康普顿波长。它标记着一个边界：在比它更小的尺度上谈论「单个电子的位置」已经失去意义，因为定位所需的能量足以从真空里产生新的电子-正电子对。