十六、秋风凉到薜萝衣

    孙元起领回了孙家鼐的墨宝，自己不知道那个字儿好。便叫老佟捧着这字儿，到琉璃厂制个大一些的牌子，相信书画店的师傅自然晓得哪个写得好。不过孙元起嘱咐老佟：最好是白漆地儿，黑色字儿，另外右侧再加一行英文：instituteofphysicalresearchandteaching。这个名儿，是卢瑟福来访时，孙元起随口说出的。随后，《科学人》杂志的记者采访卢瑟福时，卢瑟福提到“iprt”这个名字。前不久，孙元起翻阅卢瑟福寄来的杂志中，看到这个名字时，还会心一笑。这回，总是把这个名字正式打出去了。

    转过一日，孙府的仆人领了一队小孩儿过来了，大的也就十一二岁，小的才七八岁。估计来之前，孙家鼐先给他们上了课，所以见了孙元起，都恭恭敬敬地跪下磕头：“拜见先生。”

    孙元起赶忙让孩子们起来。一旁，仆人说：“这五位公子，都是几位老爷的孙儿辈。老爷说了，孙先生是他们的兄长，俗话说‘长兄如父’，一定要严加督教。如果不听，老爷会施家法的。”

    孙元起逊谢不已。问了几句才知道他们名字分别是孙多福、孙多寿、孙多男、孙多益、孙多士。看着又多了五个孩子，孙元起头疼不已。老师只有自己一个，这可怎么教啊？

    心中思忖一番，决定把这后来的五个孩子另外编成一个“多”字班，按照以前教“景”字班的方法教就可以了，反正原先的教材还在。教师嘛，就抓韩蘧、周宗武他们，别的不说，英文、算术总是没问题的吧？不过他们似乎没当过老师，看来还得给他们补补心理学和教育学的课，自己这也算是现炒现卖。

    课程表嘛，就是随时有两个学生在给不同班级的学生上课，自己身边有两名学生。这样，自己先给两人上课，另两个人上课；等两人回来，这四人互相传授，顺便编写教材；如果有疑问，孙元起就在院中，随时发问。

    等韩蘧、周宗武、张纯、顾之麟来了，大致跟他们说了一下。他们都很同意。在他们看来，一边当学生、一边当老师，应该是蛮有趣的。然后，孙元起给他们讲述现代教育学与心理学，顺便拿出小学堂的课本，给他们温习。

    韩蘧首先选了本自然，周宗武抽的是英文，都没问题。顾之麟随手一拿，却是语文，翻开一看，先是英文字母，偶尔上面还有奇怪的小符号，看了半天，没看懂。只好请教孙先生：“先生，这是……？”

    孙元起抬头瞟了一眼，随口答道：“汉语拼音！”

    “汉语——拼音——？那是干什么的？”顾之麟疑惑地问。其他三人都探过头，看了一眼，都不认识。

    “你们不知道么？哦——你们不知道哈！”汉语拼音方案是新中国建国后才确立的，清末人自然是不晓得的了。孙元起便把这大致功用给他们说了一下，比如认字方便啊、检字容易啊、以后便于启蒙普及啊。还方便电脑输入，这却不能说了。

    “知道了这拼音，确是方便认字读音。而且知道怎么读，就可以查到怎么写，却是很好。不过这检字的字典，还没有吧？”在一旁的张纯问道。

    孙元起一拍脑袋，嗨！忘了这茬儿。只好打马虎眼：“我是想编一本的，工作倒是极简单，可眼下实在太忙，却没空……”

    顾之麟赶忙说道：“只要先生在一旁指点，我们动手，相信很快就能编出来！”

    清朝最流行的字典，当属康熙五十四年大学士张玉书等奉命编写的《康熙字典》，全书共42卷，收录了4万多个单字。在这群学生看来，编字典是了不起的大事，但先生说“极简单”，便跃跃欲试。孙元起看他们雀跃的样子，当下命他们寻来一本字典。

    很快，学生们便拿来一本《康熙字典》，厚厚的四十二本，看得孙元起直发虚：这是字典么？确信它不是百科全书？

    大致翻了一下《康熙字典》，是先按部首检字，每个部首中又按笔画数检字，使用起来也颇为方便。但对于只知道读音、不知道字形的字，就几乎无能为力了。

    孙元起给他们定下体例：先编写《汉语拼音方案》，毕竟现在人还不知道什么是汉语拼音；紧接着排好音序；再把《康熙字典》中比较常用的字标好拼音，再把该字的常见意思抄到一张裁好的纸条上，然后按照音序放好；全部抄好之后，誊录到一本上，最后编写拼音检字和部首检字。

    说起来简单，做起来工作量还真不小。尤其是这四个学生，白天要听课、上课、整理教材，晚上还要回家抄字典，忙得是昏天暗地。幸好清末的学生很懂事，不敢整出什么幺蛾子。否则，他们真得吐血了。

    孙元起也在忙，除了备课、上课、指导学生、回答海外学者来信之外，他还要写一篇论文，和卢瑟福说好的那一篇论文。

    这篇论文孙元起筹划许久了，因为这篇论文要综合法国物理学家林纳(lenaral)、德国物理学家勒纳德(leein)、美国物理学家密立根、英国物理学家威尔逊(wilson)等人的结论，其中勒纳德、爱因斯坦、康普顿、威尔逊都是诺贝尔物理学奖的得主。由此可见这篇论文的分量。想了很久，给论文定名为《光电效应：从现象到本质》。虽然很想起个“光是一种粒子”之类吸引眼球的名字，想想还是算了。

    早在1887年，德国物理学家赫兹第一个观察到用紫光照射的尖端放电特别容易发生，这实际上是光电效应导致的。由于当时还没有电子的概念，所以对其机制不是很清楚。直到1897年，汤姆逊发现了电子，人们才注意到一定频率的光照射在金属表面上时，有大量电子从表面逸出，人们称之为光电效应。1902年，法国物理学家林纳发现了光电效应的四个主要特征：(1)当光照到金属表面时，电子几乎同时发射出来；(2)单位时间逸出的电子数目正比于光的强度；(3)光电子的最大能量和光强无关；(4)对特定金属表面，都分别有非常确定的截止频率(也称为阈频率)，入射光的频率必须超过这个截止频率，才能产生电子，否则，不论光强多大，都无电子逸出。

    孙元起的论文就从剽窃林纳的发现开始，首先用实验表明光电效应的四个主要特征，并测出几种金属的截止频率。然后说明光电效应的实验规律不能用已有的波动说理论加以解释。经典物理认为，电磁波是一种横波，其能量连续分布在波上。当它照在金属上时，横向电场作用到金属表面的电子上，电子就得到能量。当电子集聚的能量达到一定程度时，电子就能脱离原子的束缚而逸出。电磁波的强度和电场强度的平方成正比，因此，给予电子的能量肯定应当取决于电场强度，所以我们应当期望出射电子的最大能量取决于光强(每秒入射到单位面积的能量)，而和频率无关。但从实验观察中可知，绝非如此。这是论文的第一部分。

    论文第二部分起，开始发展在之前《辐射强度与光波长之间的函数关系》中提及的量子学说，提出了光的粒子说“光量子假说”，用来解决光电效应问题。认为应当把光当成是由一个个的能量包所组成的，每一个能量包的能量是e，且每一个包都以某种方式保持其本体，以致使其全部能量可以集中在一个单一电子上。光在空间的传播像粒子那样运动，当光射到金属表面时，能量为e的光子被电子吸收，电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的束缚，另外一部分就是电子离开金属表面后的动能。并得出著名的光电方程。即光子能量小于金属表面对电子的束缚时，电子不能脱出金属表面，因而没有光电子产生；当光子能量大于金属表面对电子的束缚时，电子会立即脱出金属表面，以剩余能量作为动能运动；光子的频率决定了光子的能量，也就决定了电子的能量；光子的强度只是决定光子的数目，光子多，产生的光电子也多。这样，经典理论不能解释的光电效应就被解释了。

    同时也指出，根据光量子说可以立刻解释光电效应，但是用来解释光的干涉和衍射现象时又会遇到困难。从而认为光具有“波粒二象性”。

    紧接着，是论文的第三部分，则是包括密立根、康普顿、威尔逊所做的实验——因为孙元起手中没有实验器材，只能设计实验方案，并“预计”实验结果。比如，仔细测量了光的频率和逸出电子能量之间的关系，“可以”验证了光电效应量子公式。把x射线投射到石墨上，以观测被散射后的x射线，可以发现其中有两种不同的频率成分：一种与入射射线相同，另一种则会低于入射射线。使用“设想”中的云室，可以观测到带电粒子的轨迹。这表明起作用的不仅是光子的能量，还有它的动量……因为现在，伟大的爱因斯坦还没有提出狭义相对论，所以很多东西需要、曲折地隐晦地指出。这比直接指出还麻烦。

    1922年，爱因斯坦因光电效应获诺贝尔物理奖。而康普顿因发现康普顿效应、威尔逊因发现用蒸汽凝聚观测带电粒子轨迹的方法，分享了1927年的诺贝尔物理学奖。由此可以想见这些发现与发明的巨大影响。

    这篇论文花了孙元起两个月的时间，写了九十多页。写完之后，才有些犹豫，这么个大小的篇幅有点儿不上不下：作为一本专著，嫌小；作为一篇论文，太大。

    “算了，不考虑了，还是让《science》的编辑烦恼去吧！”孙元起心想。至于能不能发表，这从不在孙元起关注的范围内。试想能写进《物理学史》的东西，能不重要么？这么重要的东西，能不发表么？然后便把论文装进信封，寄给了美国。

    在忙乱中，日子过得飞快。

    等孙元起论文投寄出去的时候，已经是1899年的九月了。京师大学堂、崇实中学都已经结束暑假，开始了新学期。孙元起又开始了每天的奔波。至于孙元起的那四个学生，每天脚不沾地，字典才编了一半儿。那两个班的小学生，也一切照旧。孙元起已经开始考虑给他们是不是要给补上一门“思想品德”课。嗯！招聘老师也是必须的。

    这天孙元起拖着疲惫的身子回到院子。刚进院子，就看见韩蘧、顾之麟他们陪着陈骥德还有一个陌生的年轻人在“物理传习所”的牌子旁聊天。这个牌子已经摆放在那儿已经有一两个月了，虽然房子只是一般的平房，不是很好，可摆上了这么一个白底黑漆的牌子，多少有一些庄严的气象在。孙元起在《光电效应：从现象到本质》的署名上，就恶作剧地署上了“instituteofphysicalresearchandteaching”的名字。
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