阿瑟·康普頓

阿瑟 ・ 霍利 ・ 康普頓（英語：Arthur Holly Compton，一八九二年九月十號—一九六二年三月十五）， 美國物理學家，因發現展示電磁輻射粒仔性的康普頓效應干焦一九二七年得著諾貝爾物理學獎。彼陣的人就算講已經清楚理解光的波動性，毋過猶是袂當完全被光同時具有波動性佮粒子性。因為這一發現轟動一下。伊佇曼哈頓計劃中領導芝加哥大學冶制彼種實驗室的事跡啦，以及佇一千九百四十五至一九五三年間擔任聖路易斯華盛頓大學校長的經歷嘛為人熟似。

一九一九年，康普頓成做頭一批受美國國家科學研究委員會資助出外留學的學生，去英國劍橋大學的㧎文迪許實驗室深造。佇遐，伊研究了伽瑪射線的散射佮吸收。伊佇日後發現的康普頓效應正是基於遮的研究。此外，伊閣利用 X 射線研究了鐵磁性和以稻射線，並且發現：鐵磁性是電子自轉排列的宏觀表現；宇宙射線主要是帶正電的粒仔來組。

第二次世界大戰期間，康普頓是曼哈頓計劃的關鍵人物。伊的報告對計畫的實施是非常重要。一九四二年，伊成做芝加哥大學冶金實驗室的領導人，負責建造共鈾轉化為鈽的核反應爐、揣將鈽對鈾中分離出來的方法佮設計原子彈等工課。康普頓監理矣恩里科 ・ 費米建造世界頭一个核反應爐芝加哥一號堆的過程，該反應爐佇一九四二年十二月二號開始試運行。芝加哥大學閣負責位佇樹仔嶺國家實驗室的 X 鋪十石墨反應爐的設計佮實現。核燃料鈽元素佇一九四五年自漢福德區的漢福德 B 反應爐內底開始批量製造出來。

戰後，康普頓成做聖路易斯華盛頓大學的校長。佇其任期內，學校正式廢止本科生中的種族隔離，任命矣首任女性正教授，又閣錄取了大量回國老兵。

早年

阿瑟 ・ 康普頓一八九二年九月十日生於俄亥俄州的伍斯特。伊是埃利亞斯 ・ 康普頓佮奧特莉亞 ・ 凱薩琳 ・ 康普頓的後生（外家姓奧格斯普爾格）。 康普頓的老母捌當選一九三九年度的「美國母親」。 康普頓生長佇書香門第。康普頓的父親是伍斯特大學（伍斯特學院的前身，康普頓捌就會讀這个校）的院長。長兄卡爾（嘛捌就讀伍斯特學院）一九一二年佇普林斯頓大學得著博士學位，並且佇一九三空年至一九四八年間任麻省理工學院的校長。次兄威爾遴仝款捌就讀佇伍斯特學院，一九一六年得著經濟學博士學位，並佇咧一九四四年至一九五一年擔任華盛頓州立學院（華盛頓州立大學的前身）的院長。三兄弟攏捌阿爾仔法-陶-歐米伽互助會的成員。

康普頓少年的時陣對天文學真有興趣，伊捌佇一九一空年翕著哈雷彗星的相片。一九一三年，伊捌描述過一个通過觀測圓管中水的運動來展示地球自轉的實驗。伊佇彼年對伍斯特畢業並得著理學士學位，仝年進入普林斯頓大學就讀。一九一四年，伊得著碩士學位。康普頓紲落去佇赫里沃德 ・ L ・ 庫克指導下攻讀了物理學博士學位。畢業論文題為《X 射線反射的強度佮原子中電子的分布》（" The intensity of X-ray reflection , and the distribution of the electrons in atoms "）。

佇咧康普頓一九一六年得著博士學位了後，伊佮伊的兄弟仔成做頭一組共同對普林斯頓得著博士學位的三兄弟仔。後來𪜶閣成做美國頭一組同時咧擔任大學校長的三兄弟仔。一九一六年六月，康普頓佮貝蒂 ・ 夏麗蒂 ・ 麥克洛斯基成婚。貝蒂是康普頓佇伍斯特學院佮研究生時期的同學。翁仔某二人育有兩子，阿瑟 ・ 阿蘭 ・ 康普頓佮約翰 ・ 約瑟夫 ・ 康普頓。

康普頓捌佇一九一六年至一九一七年間做過明尼蘇達大學的物理教師，紲落去佇匹茲堡的西厝燈具公司做過兩年的工程師。伊佇遐研究改進了鈉燈。頭一擺世界大戰期間，伊為美國陸軍信號部隊開發了航空儀器。

一九一九年，康普頓成做頭一批受美國國家科學研究委員會資助出外留學的學生。伊選擇前往英國劍橋大學的卡文迪許實驗室深造。康普頓佮約瑟夫 ・ 湯姆森的後生撨治 ・ 湯姆森研究了伽瑪射線的散射佮吸收。伊發現經過散射的射線比原射線閣較會予人吸收。康普頓受著卡文迪許實驗室的各位科學家誠大的影響，特別是歐尼斯特 ・ 搝塞福、男爾斯 ・ 高爾頓 ・ 達爾文佮阿瑟 ・ 愛丁頓。伊尾仔閣以約瑟夫 ・ 湯姆森的名為次子號名。

康普頓做過浸信會的執事。伊認為講：「 科學佮認為人是上帝之子的宗教並無衝突。」

任教經歷

康普頓效應

一九二空年，康普頓回國了後被任命為聖路易斯華盛頓大學的物理系主任，韋曼 ・ 克羅物理學教授。一九二二年，伊咧研究 X 射線予自由電子散射的情形內底發現，予人散射的 X 射線波長變長的現象，並且佮入射的 X 射線減少的能量（即電子得著的能量）符合普朗克關係。這就是描述電磁輻射的粒仔性的「康普頓效應」（抑是「康普頓散射」）。

一九二三年，康普頓佇咧《物理評論》雜誌內底發表論文，通過愛因斯坦一九空五年解說光電效應的時陣預言的光子所具有的動量，解說矣 X 射線的徙位。康普頓佇論文中，是因為 X 射線的光子干焦佮一个電子交互作用的準備，推導出 X 射線的波長移位佮散射角的數學關係。伊的實驗驗證矣按呢的關係

$ \ lambda'-\ lambda={ \ frac { h } { m _ { e } c } } ( 一-\ cos { \ theta } ) $，

式當中

$ \ lambda $ 是原波長，

$ \ lambda'$ 是散射了後的波長，

$ h $ 是普朗克常數，

$ m _ { e } $ 是電子靜質量，

$ c $ 是光速，

$ \ theta $ 是散射角。

h⁄mec 這馬講電子的康普頓波長，等於二孵四三 × 十 − 十二米。波長移位 _ λ′ _ − _ λ _ 的大細咧零（_ θ _=零 ° 時）佮電子康普頓波長的二倍（_ θ _=一百八十 ° 時）之間。伊發現講就算講有一寡 X 射線經過大角度的散射，毋過波長並無徙位。對這種案例，光子並無和電子發生作用。因此移位大細佮電子的康普頓波長無關係，和整個原子的康普頓波長有關係，𪜶可能會比電子的細一萬倍。

「 當我佇一九二三年佇美國物理學會的會議上展示我的結果時」，康普頓後來回憶道，「 伊引起了我所知的上為激烈的科學論爭。」當時的人們非常清楚了解光的波動性，毋過人無法度輕易接受光具有波粒二象性的論述。特別是 X 射線佇晶格中的踅射干焦會當利用其波動性來作解說。康普頓一九二七年因為伊發現的效應得著諾貝爾物理學獎。康普頓佮阿爾鴻雷德 ・ W ・ 西蒙猶發展出，仝一个時陣，觀察單獨散射 X 射線光子佮反衝電子的方法。德國的瓦爾特 ・ 博特佮漢斯 ・ 拍革嘛捌獨立發展過類似的方法。

X 射線

一九二三年，康普頓改任芝加哥大學的物理學教授，並任職該職位二二年。一九二五年，伊發現講，用十三萬伏特 X 射線對元素週期表中前十六个元素（對氫到硫）做散射實驗，攏會得著有偏振的射線。約瑟夫 ・ 湯姆森已經佇早前預測著這个結果。哈佛大學的威廉 ・ 杜安捌想證明康普頓對康普頓效應的解說是錯誤的。對這个論述，伊捌進行過一系列的證偽實驗，但無法度證實康普頓的論述有誤。一九二四年，杜安最終承認了事實。

康普頓研究過照射 X 射線佇鹽會對鈉離子和氯離子產生的作用。伊閣利用 X 射線研究過鐵磁性，而且推論其實佮電子自轉踅排列有關係。一九二六年，伊成做奇異燈具部的顧問。一九三四年，伊轉去英國擔任「他斯特曼訪問教授」。 佇遐，奇異公司要求伊對英國奇異公司位佇溫布利的實驗室做狀況報告。康普頓對彼實驗室的螢光燈研究誠好奇心。伊的報告促使美國方面開始相關的研製工課。

康普頓的頭一塊專咧《X 射線佮電子》（" X-Rays and Electrons "）發行佇一九二六年。伊佇內底展示欲按怎利用 X 射線咧踅圖樣來算踅材料的密度。後來，伊咧窒石碾咧 ・ 艾利森的幫助下對該冊做修訂，終其尾閣變做《X 射線：理論佮實驗》（" X-Rays in Theory and Experiment "，一千九百三十五）。 這部專著在了後的三十年內底一直是標準參考冊。

宇宙射線

三十年代初，康普頓轉向研究宇宙射線。佇彼个時代，人做你知影𪜶的存在矣乎，毋過對𪜶的來源佮性質猶原佇咧推測階段。通過對一个充滿壓縮空氣抑是講鋪氣的圓形「炸彈」來進行測量導電性的動作，會當探測著宇宙射線的影跡。佇歐洲、印度、秘魯佮澳洲的旅行予康普頓甲以測量無仝經緯度上的宇宙射線。佮其他世界各地觀測的研究組一道，𪜶發現兩極的宇宙射線比赤道愛強上百分之十五。康普頓主張，共宇宙射線假定做是由紮電粒仔來做，毋是羅伯特 ・ 密立根推測的光仔，而且地磁場嘛攏佇無仝款緯度會對帶電粒仔產生無仝程度的影響，這兩个因素會當解說這个現象。

曼哈頓計劃

一九四一年四月，戰時的美國國防部科研委員會頭一腦萬尼瓦爾 ・ 布希望籌建一个由康普頓領導的特別委員會來報告科研委員會的鈾項目。康普頓佇咧其一九四一年五月提交的報告中預見矣放射武器，核動力推入船隻佮使用鈾-二百三十五抑是新近發現的鈽的核武器的開發前景。伊佇十月份閣動手編寫一份有關原子彈可行性的報告。佇這份報告內底，伊佮恩里科 ・ 了米做伙算矣鈾-兩百三十五的臨界質量，保守估計這个量會佇二十千克至二噸之間。伊閣佮哈羅德 ・ 尤里討論濃縮鈾的實現前景，佮尤金 ・ 維格納會談關於如何使用核反應爐生產鈽，佮羅伯特 ・ 賽培爾說明了欲按怎共反應爐中的鈽對鈾中分離出來。伊佇十一月提交的報告承認了原子彈的可行性，毋過有關其破壞力，伊的估計量愛比馬克 ・ 奧利芬特等英國同行預估的欲保守一寡。

康普頓佇十一月提交的報告的最終稿中並無提著使用鈽，但是佮歐尼斯特別 ・ 勞倫斯討論講新近的研究進展了後，伊最終猶是承認了鈽彈嘛是會當實現的。仝年十二月，康普頓成做鈽計劃的負責人。伊希望會當佇一九四三年一月實現受著連鎖反應。為著欲實現目標，伊將哥倫比亞大學、普林斯頓大學佮加州大學伯克利分校等學校的研究鈽佮核反應爐設計的研究組整合做芝加哥的冶金實驗室。實驗室欲實現的目標包括建造共鈾轉化為鈽的反應爐，尋揣將鈽對鈾中分離出來的化學方法猶閣有設計製造原子彈。

一九四二年六月，美國陸軍工兵部隊接管了核武器開發項目，著啊若康普頓的冶啦彼金實驗室嘛成做曼哈頓計劃的一部份。仝月，康普頓授權羅伯特 ・ 歐本海默設計原子彈。冶金實驗室的各位科學家設計出無仝類型的反應爐，就算講彼當陣猶無建成任何反應爐，康普頓有決定佗一種類型值得繼續發展的最終權力。

佇冶金實驗室的遷址問題猶原佇咧討論中的時陣，康普頓決定佇斯塔格球場看台跤起造頭一个核反應爐芝加哥一號堆。佇費米的指導之下，反應爐佇一九四二年十二月二日進行臨界實驗。康普頓安排馬林克羅特公司執行鈾礦的濃縮，指派杜邦公司負責位于田納西州的樹樹嶺的鈽反應爐的部分工程。

鈽項目佇一九四三年七月遭遇了重大危機。埃米利奧 ・ 窒格雷發現樹仔嶺的 X 鋪十石墨反應爐產生的鈽含有大量的鈽-兩百四十。這種同位素會發生自發裂變，袂當用佇銃型核武器。歐本的海默的洛斯阿拉莫斯實驗室承接了設計製造內爆型核武器的任務。

康普頓一九四四年九月到漢福德區，監看反映爐運行的啟動。第一批鈾錠佇該年的十一月注入 B 反應爐。反應爐產生的鈽自一九四五年二月開始運往洛斯阿拉莫斯。康普頓佇咧戰爭期間一直是首要的科學顧問佮管理者。一九四五年，伊佮勞倫斯、歐本海默佮費米是一个科學小組的成員。該小組建議佇軍事上使用原子彈轟炸日本。康普頓因為佇咧曼哈頓工程內面的工作獲授功績獎章。

重回華盛頓大學

戰後，康普頓辭去芝加哥大學的查爾斯 ・ H ・ 斯威夫特傑出服務物理教授職位，轉去聖路易斯華盛頓大學，並且一九四六年就任該校的第九任校長。佇咧康普頓的任期內，學校正式佇一九五二年廢止本科生中的種族隔離政策、任命矣首任女性正教授，又閣錄取了大量回國老兵。康普頓個人的聲望以及佇美國國內科學界的人脈令學校招著誠濟美國國內知名的研究人員。就算講康普頓任內有真濟功績，但因為伊佇徹底廢止種族隔離方面的動作傷過慢，以至華盛頓大學成做聖路易斯最後一所向非裔美國人拍開大門的學府，歷史學家對伊有所非議。

一九五四年，康普頓對校長職位退休，毋過猶原保留自然哲學傑出服務教授的職位，一直至一九六一年無閣擔任全職教員。退休了後，伊寫了《原子任務》（" Atomic Quest "，一千九百五十六）一冊，自述佇曼哈頓計劃中搬演的角色。

哲學方面的思考

康普頓是少數幾个支持自由意志兩階段模型的科學家佮哲學家（其他支持者包括威廉 ・ 詹姆斯、亨利 ・ 龐加萊、卡爾 ・ 波普而已、亨利 ・ 馬格瑙佮丹尼爾 ・ 丹尼特）。 康普頓推崇基於量仔無確定性的人類自由講，佇咧一九三一年發明了將微觀量子事件放大的概念，這是為著欲將「可能性」引入宏觀世界。照伊所設計的怪異機制，伊想像共炸藥佮伊放大器被捆縛做伙。這放大機制佮埃爾溫 ・ 薛丁格佇一九三五年發表的薛丁格貓咪論有相𫝛的所在。

一寡哲學家共出批評，伊的構想將「可能性」看做是人行動的直接動因為。針對遮的意見，康普頓一九五五年佇咧《大西洋月刊》發表文章澄清了伊思想的兩階段性質：頭先會有一系列隨機事件，人閣再通過選擇的動作添加決定性的因素。

> 一組已經知的物理條件並無夠以精確地設定講將欲來的事件是按怎。伊的條件限定了一系列可能事件，對遮的可能事件內底，某特定事件將會發生。當一个人自由行動的時，伊所做出的選擇這途為，摻一个袂當由遐的物理條件提供的因素，因此是伊家己決定了啥物會發生，嘛干焦伊家己知影講伊會按呢做。𪜶對外界對伊的行為干焦會看著物理定律所起的作用。干焦伊知影家己實際上做矣家己想欲做的代誌。伊對這點會知家己是自由的。 > >

離世佮紀念

一九六二年三月十五，康普頓因為咧頭殼內出血佇咧加利福尼亞州伯克利過身，葬於俄亥俄州伍斯特的伍斯特公墓。佇咧過身進前，伊佇一九六二年春成做加州大學伯克利分校的客座教授。

康普頓一生獲得過大量的榮譽，包括諾貝爾物理學獎（一千九百二十七）、 馬泰烏奇獎章（一千九百三十）、 皇家學會頒發的休斯獎章（一千九百四十）以及富蘭克林研究所頒發的富蘭克林獎章（一千九百四十）。 後擺人以伊的名號名以下的事物以示對伊的紀念：

• 月球頂懸的康普頓環形山（以伊佮伊的哥哥卡爾的名義）；
• 聖路易斯華盛頓大學的物理研究中心；
• 「霍利減速帶」，由康普頓發明的比較是和減速帶；
• 芝加哥大學學生宿舍之一的康普頓樓，目前已經列入美國國家歷史名勝名錄；
• 聖路易斯的名人步行街仔路嘛有一粒屬於伊的天星；
• 美國航空航天局的康普頓伽瑪射線天文台，康普頓效應是天文台頂的儀器探測伽瑪射線的核心原理。

對作

• Compton , Arthur . X-Rays and Electrons : An Outline of Recent X-Ray Theory . New York : D . Van Nostrand Company , Inc . 千九百二六 . OCLC  一百八十七石一千七百七十九 .
• Compton , Arthur ; Allison , S . K . X-Rays in Theory and Experiment . New York : D . Van Nostrand Company , Inc . 一千九百三十五 . OCLC  八十五孵三千六百五十四 .
• Compton , Arthur . The Freedom of Man . New Haven : Yale University Press . 一千九百三十五 . OCLC  五百七十二石三千六百二十一 .
• Compton , Arthur . The Human Meaning of Science . Chapel Hill : University of North Carolina Press . 一千九百四十 . OCLC  三十一孵一千六百八十八 .
• Compton , Arthur . Man's Destiny in Eternity . Boston : Beacon Press . 一千九百四十九 . OCLC  四百七十三石九千兩百四十 .
• Compton , Arthur . Atomic Quest . New York : Oxford University Press . 一千九百五十六 . OCLC  十七孵三千三百空七 .
• Compton , Arthur . Johnston , Marjorie , 編 . The Cosmos of Arthur Holly Compton . New York : Alfred A . Knopf . 一千九百六十七 . OCLC  九十五孵三千一百三十 .
• Compton , Arthur . Shankland , Robert S . , 編 . Scientific Papers of Arthur Holly Compton . Chicago : University of Chicago Press . 一千九百七十三 . ISBN  九百七十八追空九二百二十六孵一一千四百三十追九 . OCLC  九十六交兩千六百三十五 .

外部連結

• 《大眾科學》（" Popular Science "）雜誌一九三二年四月號中介紹阿瑟 ・ 康普頓嘿宇宙射線研究的文章
• 聖路易斯華盛頓大學對阿瑟 ・ 康普頓的介紹
• 阿爾索斯核問題數字圖書館提供的帶注釋的阿瑟 ・ 康普頓著作
• 資訊哲學家（" Information Philosopher "）著阿瑟 ・ 康普頓的介紹
• 諾貝爾獎官方網站中康普頓的傳記
• 美國能源部下屬的科學技術資訊辦公室提供的傳記佮著作資源
• 美國國家科學院提供的紀念傳記
• 佇咧 Find a Grave 上的阿瑟 ・ 康普頓