第439章 全場震撼!解釋玻璃透明,竟然需要量子論?!
當李奇維問出「玻璃為什麼是透明的」時,會場內瞬間陷入一片寂靜。
所有人都仿佛時間停滯一般,呆呆地瞪大眼睛,張大嘴巴。
好像聽到了什麼不可思議的事情。
足足過了十幾秒,會場內氣氛轟然炸裂。
響起無數道驚訝之聲。
很多人都被李奇維的問題震驚了。
「哦!上帝啊!這是什麼問題?」
「玻璃它本來不就是透明的嗎?還能有什麼原因?」
「就好像石頭金屬都是不透明的一樣。」
「我感覺這沒有什麼值得討論的啊。」
今天的會場內還有很多非理工科生。
在他們看來,布魯斯教授的問題實在太奇怪了。
正常人都不會想過玻璃為何是透明的。
但是對於那些物理專業的學生老師們而言,這個問題就很有意思了。
「天啊!我好像確實從來沒有想過這個問題。」
「自然界除了鑽石、冰、水晶等有數的物質外,絕大多數物質都是不透明的。」
「透明性應該是一個很稀缺的性質才對,但是玻璃的透明性好像並沒有人研究過。」
「不得不說,布魯斯教授太善於提出問題了。」
對於科學家而言,提出問題和解決問題同樣重要。
有時候,甚至前者比後者更重要。
因為每多提出一個問題,代表著人類的知識邊界又擴大了一圈。
如果這個世界上存在某種「終極問題」的話,那人類一定會欣喜若狂的。
大部分的普通學生面對這個問題,都只能看熱鬧而已。
吳有訓、康普頓、哈勃等天才們,則是眉頭緊蹙,開始深入思考這個問題。
他們知道,布魯斯教授提出的這個問題,絕對不是表面的那麼簡單。
諸如什麼:
「玻璃它本來就是透明的啊。」
「光透過去了,於是就透明了。」
這些廢話肯定是沒有意義的。
一定要從更本質的理論角度去解釋。
甚至不僅解釋玻璃,也要順帶解釋為什麼其它物質就不透明。
但是,會是什麼理論呢?
前排海耳此刻一臉懵逼。
他在天文學領域縱橫數十年了,是國際上知名的天文大佬。
但是很慚愧,他從來沒想過這個問題。
他跟望遠鏡在一起的時間,甚至比和老婆在一起的時間還要久。
關於玻璃為何透明,卻被他一直忽略。
「能用不就行了?」
海耳敢肯定,今天到場的諸多天文學家們,和他自己都是同樣的想法。
「布魯斯教授,這是要給我們上一課啊。」
旁邊的密立根則是目光深邃。
作為美國物理學界大佬,他和布魯斯教授的見面次數就很多了。
所以,他很了解那個男人。
他對著海耳說道:
「這就是布魯斯教授的神奇之處。」
「他總是能從很細微的地方,以小見大,讓人們對科學產生興趣。」
「別看問題很簡單,但其中蘊含的理論絕對非常之難。」
「我甚至猜測,這個問題恐怕在場沒有人能回答上來。」
海耳聞言一驚。
「哦!不可能吧!」
「難道連密立根教授你都回答不了嗎?」
「那也太不可思議了。」
密立根苦笑一聲:
「至少我是不知道。」
他雖然在美國是物理學領域的扛把子,但是放到全世界比,也只能算是T4級物理學家。
更何況這個問題一看就知道,是和理論相關的。
而理論是密立根這種實驗物理學家的弱勢。
海耳這下是真被驚到了。
原本他以為,這個問題在物理學界,或者材料學界,應該是被解決的。
只不過由於太前沿,或者理論太偏門,所以外行很少聽過而已。
但是對於密立根這種物理大佬而言,肯定算不上難。
現在沒想到,竟然連對方都不知道了。
這就有點恐怖了。
李奇維提完問題後,靜靜地看著台下眾人。
他在等待有誰能回答這個問題。
密立根沒有猜錯,這個問題確實很難。
所以,很多學生都不敢站起來,而是在那抓耳撓腮,或者默默思考。
今天有這麼多大佬在會場,要是回答錯了,那可就丟臉了。
而且大部分人平時都沒想過這種問題。
要在這麼短的時間,想到答案,組織語言,難度可想而知。
歐美的科學雖然發達,但不代表他們國家的學生就一定牛逼。
大部分人也只是普通學生而已。
就在李奇維掃視整個會場時。
忽然。
在吳有訓等人的驚訝目光下,余青松站了起來。
當李奇維看到,竟然有華夏面孔主動站起來時。
他的眼睛立刻爆發出精光,臉上不由自主地露出笑容,心中十分欣慰。
自古以來,華夏就強調所謂的中庸、平衡、槍打出頭鳥等等。
既不能太高調,也不能太低調。
既不能太出風頭,也不能太過窩囊。
尤其是在經歷了西方的蹂躪之後,這種理念向更消極的那面發展。
若是沒有李奇維,華夏在科學領域的話語權,可以說完全等於零。
這會導致留學生們也跟著自卑。
他們害怕在一群西方人面前,表達自己的科學見解。
因為他們內心覺得,自己不如人,說出來就會遭人取笑。
然而現在,李奇維站在高台之上,他就是所有華夏留學生心中的定海神針。
他的光輝和氣息,讓國人談之色變的洋人也不敢直視。
他的智慧和成就,更是碾壓了全世界所有聰明的人。
在今天這種場合,余青松這樣的年輕人早都熱血沸騰了。
他們的心中升起了一團火,要把之前所有的屈辱、害怕、消極等情緒燃燒殆盡!
至少在科學領域,他余青松要做出榜樣。
華夏人可以勇敢發出自己的聲音!
「教授您好,我叫余青松。」
「目前在匹茲堡大學攻讀天文學專業。」
李奇維聽到這個名字後,心神一動。
原來是余青松。
高魯曾經和他提起過這個年輕人。
今天見面後,他就知道了對方的信息。
這是屬於可以大力培養的人才。
此刻,他的心情更好了,臉上的笑容愈加燦爛。
「青松,你能解釋這個問題的答案嗎?」
余青松本來略微有點緊張。
但是當他看到李奇維的眼神後,仿佛有一種無形的力量注入體內。
讓他慢慢鎮靜下來。
在李奇維的鼓勵之下,他堅定地說道:
「教授,我在本科期間,選修過幾門光學課程。」
「我想嘗試回答一下這個問題。」
吳有訓等人皆是佩服地看著余青松,暗中豎起大拇指。
「好樣的,青松!」
會場內的其它國家的人,此刻都萬分感慨。
「華夏人和以前不同了!」
不少年齡大點的教授,甚至還帶過清朝時期的留學生。
在他們看來,現在的余青松充滿朝氣,身上沒有那種腐朽的味道。
而且從對方眼中的純粹就能看出,這是一位真正熱愛科學的年輕人。
在眾人的注視下,余青松說道:
「我們能看到某種東西,是因為這個東西反射的光線被我們的眼睛吸收到了。」
「而物體的顏色,就取決於它所反射的光的顏色。」
「當一束光與物體發生相互作用時,會產生三種情況。」
「分別是反射、吸收、透射。」
「物體反射或者吸收的光越多,則透射的光就越少,導致物體就越不透明。」
「比如很多金屬都會閃爍光澤,就是因為它們反射的光很多。」
「鏡子就是利用金屬的這種原理,在表面鍍上一層光滑的金屬後,就形成了能反射畫面的鏡子。」
「而如石頭、木頭等物體,它們並沒有明亮的光澤。」
「這說明它們反射的光很少,大部分光都被吸收了,所以也是不透明的。」
「此外,金屬不僅反射光,它本身也會吸收光。」
「教授你的光電效應就很好地證明了這點。」
「綜述所述,由於任何物體都會反射部分光,所以我們只需要考慮吸收光這一個因素即可。」
「現在問題的核心就變成:為什麼玻璃中的原子不吸收光,而金屬、石頭、木頭等物質中的原子更能吸收光。」
「如果能解釋清楚這個問題,就能知道玻璃為何透明的本質。」
嘩!
余青松邏輯嚴密的分析,讓在場眾人皆是一驚。
這種分析的深度,對於物理學大佬們而言,不算什麼。
但是放在一個大二學生的身上,就很難能可貴了。
尤其對方還是天文學專業,不是專門研究光學的物理學專業。
可見其基礎知識有多麼紮實。
眾人都好奇地盯著余青松,讓他剛剛放鬆的心情,又再次緊張起來。
李奇維聽後,心中很滿意。
考慮到這個時代的平均水平,余青松的回答,已經可以稱的上優秀了。
雖然和泡利、海森堡那些絕世天才無法比。
但是也超越了很多人。
不過,李奇維還是想試探到對方的極限。
「那麼青松,你能繼續解釋為什麼玻璃的原子就那麼特殊,不吸收光嗎?」
余青松的大腦瘋狂運轉,但最後還是老老實實說道:
「教授,這我就不知道了。」
「但我猜測,應該有兩個方面的原因。」
「一個是原子本身的差別,另一個則是原子組成結構的差別。」
余青松話音剛落,會場內響起惋惜聲。
眾人還以為他能解決這個問題呢。
沒想到,最後還是失敗了。
但沒有任何人嘲笑他。
因為眾人自己也不會啊
李奇維聞言,並不意外。
余青松暫時還不具備回答這個問題的知識基礎。
但是他剛剛的表現值得誇獎。
在李奇維讚許的目光下,余青鬆緩緩吐出一口氣,坐到座位上。
這時,李奇維接著說道:
「剛剛余青松同學的回答,其實就是第一層的答案。」
「但是這種程度,對於物理學家而言,是遠遠不夠的。」
「所以,我們必須要深入到微觀粒子的層面。」
「那麼有誰能在余同學的基礎上,繼續回答這個問題嗎?」
第一層的答案,就是在場大多數人所能知道的極限。
余青松畢竟只是個天文學專業的本科生。
所以有很多物理理論他沒有了解過。
比如量子論。
既然涉及到了微觀粒子層面,那就需要用到量子論。
很顯然,在場也有不少人想到了。
康普頓就是其一。
只見他突然站起,自信地說道:
「布魯斯教授,我有一點想法。」
康普頓自從上次婆羅洲一別後,一直想再次見到李奇維。
正是因為對方的鼓勵,他才能堅持自己的課題,終於成功。
所以康普頓在內心中非常感激李奇維。
同時,他也感激吳有訓,沒有對方,也就沒有吳-康普頓效應。
現在的他,也算是初入物理學家這個圈子了。
只有進入這片天地後,他才知道科學的天空到底有多寬廣。
布魯斯教授的實力到底有多麼逆天。
所以,功成名就的康普頓沒有停下自己的腳步,他依然要在逐物理學的高峰。
真實歷史上,康普頓在後來也和密立根一樣,致力於宇宙射線的研究。
並且還因此發現了【逆康普頓效應】。
即光子和電子碰撞後,光子的波長不是變長,而是變短了。
由此可見,宇宙射線真是個好東西。
其實,這裡面有深層次的原因。
現代物理學到了後期,幾乎全是關於基本粒子的研究。
但是以現在的技術條件,根本不可能製造出大型的粒子加速器。
所以也就無法研究。
幸運的是,宇宙本身就是天然的粒子加速器。
浩瀚的宇宙當中,充滿了各種各樣的天體和極端環境。
高溫、高壓、超強磁場.
自然就能誕生出各種各樣的微觀粒子。
而這些粒子又以宇宙射線的形式發射出來,最終被人類接收到。
所以,物理學家們就可以從宇宙射線中,發現基本粒子的奧秘。
但是這種研究具有很強的偶然性和不可控性。
畢竟誰也不知道射線里到底有什麼。
一直等到粒子加速器面世後,物理學家才能更精確和定量地研究微觀粒子。
總之,早期的宇宙射線,對於物理學的發展,起到了重要的推動作用。
此刻,在李奇維的示意下,康普頓說道:
「金屬內部的電子,可以在整塊金屬中自由移動。」
「所以射向金屬的光子,很容易就遇上到處亂跑的電子。」
「根據量子論中的躍遷理論,這些光子會被電子吸收,從而使得電子由低能級躍遷到高能級。」
「這就是金屬容易吸收電子,表現不透明的原因。」
「但是對於水晶、鑽石等晶體物質而言。」
「它們的結構非常整齊,且電子固定在原子核的周圍,不會隨意移動。」
「所以光子遇到電子的概率很低,因此電子吸收的光子較少,透過的光子就多。」
「從而產生透明的效應。」
「因此,玻璃這種晶體和水晶一樣,也就是透明的了。」
嘩!
康普頓的解釋讓在場眾人恍然大悟。
原來解釋玻璃的透光性,竟然還要用到量子論。
「上帝啊!難怪布魯斯教授說,量子論是現代物理學的兩大支柱之一。」
「竟然連玻璃都和量子論有關係。」
「那可是幾千年前人類就發明的東西啊。」
「這種跨越了千年的時空交錯之感,真是讓人震撼啊。」
眾人都被量子論可以用在玻璃上的事情驚住了。
一個是高大上的物理理論,一個是普普通通的玻璃。
它們之間竟然也能產生聯繫。
科學的神秘與有趣,在這一刻具象化了。
這時,眾人忽然想到。
「那豈不是這個問題被解決了?」
「布魯斯教授這一次是錯了嗎?」
聽著周圍人的議論聲,康普頓似乎也是胸有成竹。
在他看來,自己的解釋邏輯完美,應該就是答案。
在量子論沒有出現之前,人類對於玻璃確實可以說一無所知。
但現在嘛,小小透光性,輕鬆拿下。
哪怕是前排的諸多大佬,也是微微點頭。
他們覺得康普頓的解釋沒有問題。
但是,真的會這麼容易嗎?
那可是布魯斯教授提出的問題啊。
只有密立根,眉頭緊皺,他總感覺哪裡有問題。
因為康普頓的回答有點過於簡單了。
要是普朗克、玻爾、盧瑟福等人在此,恐怕第一時間就能想到這個答案。
而且。
密立根看向台上的李奇維,對方的臉上始終帶著淡淡的笑容。
並沒有因為康普頓的回答而出現情緒波動。
這很反常。
所以,一定還有問題。
這就是物理學大佬的直覺。
密立根忽然開口道:
「布魯斯,康普頓的回答,應該有問題吧。」
嘩!
密立根的話,讓眾人皆是一驚。
「這麼完美的解釋還能錯?」
「都已經用上量子論這麼高大上的理論了啊。」
就連康普頓也覺得不可能。
但是密立根那是何等人物。
不僅是他的伯樂,還是美國物理學界的代表。
對方的話絕對有分量。
康普頓突然有點不自信了。
他看了看密立根,又看了看李奇維。
最後定格在台上。
因為李奇維開口了。
「是的,康普頓的回答是錯的。」
轟!
李奇維的話就仿佛炸彈扔到了水裡。
驚的在場所有人目瞪口呆。
竟然連康普頓也錯了!
對方雖然年輕,但也算是響噹噹的物理學家。
博士畢業的他,對於現代物理學有很深的理解。
不然也不可能這麼快就聯想到用量子論解釋。
但是,布魯斯教授還是說對方錯了。
這一刻,眾人有點懵逼了。
只有密立根露出果然如此的神色。
此刻,所有人都在等待布魯斯教授的解釋。
李奇維笑著說道:
「勞厄利用晶體的原子規律排列特性,證明了X光的波動性。」
「布拉格父子在他的基礎上,發展出了晶體衍射學。」
「利用X射線,我們就能【看清】晶體的內部結構。」
「算出晶體中原子與原子之間的距離等參數。」
「晶體結構分析得到了突飛猛進的發展。」
「我之前參觀老布拉格教授的實驗室時,他向我介紹了他最新的研究成果。」
「其中有一個結論是:根據X射線的衍射數據顯示,玻璃不是晶體。」
「它的主要成分,是二氧化矽和其他氧化物形成的矽酸鹽。」
「玻璃是一種無規則結構的非晶態固體。」
「所以,剛剛康普頓的解釋就不成立了。」
「既然玻璃不是晶體,那麼它內部的原子就是混亂排列的。」
「光子遇到電子的概率大大增加,所以吸收的概率也大大增加。」
「按理來說,玻璃應該也是不透明的才對。」
「或者說,哪怕有透明性,也應該很低才對。」
轟!
眾人駭然!
鬧了半天,布凌布凌的玻璃竟然不是晶體!
「上帝啊!我第一次知道,玻璃竟然不是晶體?」
「這怎麼可能?」
「玻璃長得和水晶一樣,怎麼會不是晶體呢?」
「真是難以置信啊。」
康普頓頓時語塞。
玻璃如果不是晶體的話,那他的答案就應該是反過來了。
但事實卻是,玻璃既是非晶體,又是透明的。
這就有點詭異了啊。
余青松等人看的目瞪口呆。
這就是物理學家之間的學術交流嗎?
真是精彩絕倫啊。
李教授那信手拈來的各種知識,讓余青松直接高潮了。
太帥氣了!
海耳等天文學家已經開始懵逼了。
剛開始他還能聽懂,但現在已經逐漸脫離了他的知識範圍了。
李奇維能從物理學跨到天文學,不代表他們能從天文學跨到物理學。
一塊小小的玻璃,卻是天塹般的分水嶺。
密立根深深吐出一口氣。
「果然,我就知道事情沒有那麼簡單。」
他很清楚晶體學最近在高速發展。
每天都有各種各樣的新物質,被測出結構。
所以測出玻璃的結構也並不是什麼難事。
但關鍵是,很少有物理學家會關注這種知識點啊。
更不用提布魯斯這個當世第一人了。
只能說,對方的知識儲備太誇張了。
忽然。
密立根又想到了二十年前,他第一次聽李奇維解釋光電效應的那個上午。
「咦?」
「或許可以從這個角度解釋。」
他露出了燦爛的笑容。
「布魯斯,還是得從你身上尋找靈感啊。」
於是,密立根站了起來。
(本章完)