第465章 極限反擊!反轉再反轉!電子自旋,難道真的錯了嗎?
電子自旋的概念,既無比驚艷又令人匪夷所思。
泡利提出的兩大質疑,讓在場眾人都陷入沉思之中。
第一,自旋量子數為何是分數。
第二,電子表面的速度超過了光速。
如果不能解釋這兩個問題,那麼物理學界就沒辦法承認電子自旋的正確性。
換言之,第四量子數也就不是電子自旋。
泡利一出手,就讓今天的會議變得撲朔迷離、精彩紛呈。
前排的大佬們忽然覺得這孩子確實高調了點,但是物理實力是毋庸置疑的。
「根據狹義相對論,電子的運動速度越大,則質量越大。」
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電子自旋畢竟是一個量子概念。
在眾人的注視下,泡利邪魅一笑,然後瀟灑地站了起來。
顯然,他們倆是沒辦法回答這個問題了。
「怎麼會這麼容易就被我發現呢?」
「而質量變大反過來又約束了電子的速度。」
直到此刻,他終於感受到了泡利的強大。
「而磁矩因為和磁場相互作用,導致譜線分裂。」
這是熟練度的問題。
「有布魯斯教授教授坐鎮這裡,我還擔心什麼。」
「有了方法,即便是我,也能推導出來。」
泡利確實說服了他們。
就連古科二人也忘記了和泡利的恩怨。
「而是這樣一個公式。」
而烏倫貝克不一樣,他甚至連前十都不算。
仿佛有一股熱血,從腳底衝上來,轟然爆發。
此刻,全場的目光都聚焦在烏倫貝克的身上。
所以哪怕玻爾和埃倫費斯特有了一些想法,也不會主動先說出來。
「上帝啊,不要這樣對我。」
他喃喃道:
這一刻,眾多學生被烏倫貝克所折服。
先有物理後有天,布魯斯還在物理前!
也難怪如此年輕就發表不相容原理。
「難道真的是我痴心妄想嗎?」
但是若要論計算能力,那毫不誇張地說,拍馬也趕不上狄拉克、泡利等人了。
「烏倫貝克雖然在天才榜上排名靠後,不如泡利,但是實力同樣非同小可。」
「如果考慮狹義相對論,固然可以讓電子的表面赤道速度不會超過光速。」
玻爾放下心來。
「第二個問題。」
埃倫費斯特教授和玻爾教授,正在小聲地討論,表情很激動。
烏倫貝克的答案,讓他毫無感覺,因為它充滿了破綻。
「這樣大小的磁矩,並不足以讓電子因為能級的不同,而發生譜線的分裂。」
虛空生電!
但是很快,狄拉克微微皺眉,他剛剛又算了一遍,有一點小問題。
布魯斯教授還不能出手!
因此,大家對於他沒有什麼厭惡,反而是比較欣賞。
「所以,即便存在你說的那種轉動2圈回到原位的結構。」
下方的泡利眉頭一皺,他感覺烏倫貝克有點不一樣了。
並且還時不時地望向在場的眾人,觀察大家的反應,尋找一些靈感。
具體哪裡不一樣,他也說不出來。
他總覺得對方沒有真正地深入本質。
接著,玻爾又看了一眼布魯斯教授。
忽然,烏倫貝克的目光落在了最前方的李奇維身上。
發現電子自旋帶給了烏倫貝克莫大的信心。
悲觀的情緒在烏倫貝克身上蔓延。
對方的角度實在太犀利、太刁鑽了。
可是烏倫貝克的回答,全都是基於經典物理學的。
「而且這所有的計算過程,全都是經典物理學那一套。」
「所以,電子的自旋速度不可能超過光速。」
烏倫貝克心頭震撼!
不過他們並沒有第一時間出聲。
「哪怕回答的不好,也只代表我能力有限。」
「它由三個齒輪和三根金屬線條組成。」
「所以根據譜線分裂的情況,就可以計算出磁矩的大小。」
他們無法接受這個現實。
「他們是根據反常塞曼效應,才推導出這個數值。」
「換言之,如果考慮了狹義相對論,那麼就無法解釋反常塞曼效應。」
「可惜,它沒有任何意義。」
數字、物理概念、靈感.他好似被隔空傳遞了力量,變得無比自信。
就連狄拉克、海森堡等人,也微微點頭。
對方的氣勢霸天絕地,泡利的犀利質疑,在其面前,只是微不足道的清風拂面。
「以上就是我的回答。」
最後,他的目光定格在泡利身上。
嘩!烏倫貝克話音剛落,全場皆驚!所有人都不可思議地看著他。
他看向了科羅尼格和古德斯米特二人,仿佛在說:你們倆是惹到了一個什麼怪物啊!烏倫貝克是真的沒招了。
甚至連他自己都開始懷疑電子自旋的正確性了。
所以,泡利那咄咄逼人的強大氣勢,並沒有影響到烏倫貝克的心態。
「奇怪,到底是哪裡出了問題?」
「接著,就能反推出自旋速度的大小。」
所以,他暫時不清楚這個回答對不對。
「這顯然是違背了狹義相對論。」
「這個說法是有待商榷的。」
烏倫貝克深吸一口氣,平靜地說道:
因為他的推導過程,在座的眾人都能復現出來。
一切,盡在掌握!
時機未到!
狄拉克低頭在刷刷地計算著什麼,面色毫無動容。
「神秘莫測的電子自旋,難道真的錯了嗎?」
海森堡抬頭望著天花板,嘴裡念念有詞。
最關鍵的是,找不到任何的理由反駁他。
此刻大佬們思考泡利的質疑後,也都微微皺眉。
「那可是第四量子數啊!」
「泡利博士算出的數據是137倍光速。」
眾人的議論聲讓烏倫貝克微微顫抖。
「可是烏倫貝克三人的推導過程,也是基於實驗現象的。」
「接著是第二個問題。」
「你畫的那個三齒輪模型,非常精巧。」
嘩!泡利開口,眾人皆是一驚。
不能簡單地用狹義相對論來彌補自旋的漏洞。
「非常感謝泡利博士生提出的問題。」
玻爾的研究更多是思考物理的本源,而不是純粹的計算。
「原位狀態時,三根金屬線條是同時出現,且連成一條線的。」
「電子自旋應該考慮狹義相對論。」
甚至差點讓不少人覺得,電子自旋可能真的是個錯誤。
此刻,不要說他們三人,就連狄拉克、海森堡等天才,也是在苦苦思索。
泡利侃侃而談道:「首先,第一個問題。」
【這裡注意,討論的是電子表面自旋速度,而不是電子繞核運動的速度。】
「所以,我認為電子可能也是類似的情況。」
至於盧瑟福等實驗派,則是滿臉懵逼。
對方的眼睛深邃如宇宙星空,小到電子大到天體,皆在其中,旋轉不休。
「我可以嘗試為大家解釋。」
「但是,正好感謝泡利博士提醒了我。」
「目前已知電子的直徑是2.8×10(-16)米。」
唰!烏倫貝克一通計算,給出了電子自旋速度的表達式。
古德斯米特和科羅尼格已經略顯頹勢。
他的知識結構和層次,當然比在場的學生們高好幾個等級。
不論是泡利的質疑,還是烏倫貝克的回答,都沒有讓他有什麼特別的反應。
「在這個結構中,就出現了轉動2圈才會回到原位的現象。」
他終於開口了:
「上帝啊!誰能確定地告訴我,電子自旋到底是怎麼回事啊?」
面對強大的泡利,他沒有膽怯,而是極盡升華,壓榨自己的潛能。
「最後根據簡單的換算關係,就能得出電子表面的速度。」
「真是長江後浪推前浪啊!」然而玻爾對烏倫貝克的回答,卻表情凝重。
「那也太胡扯了。」
「這時,我們接著再轉動一圈,隱藏的金屬線條重新出現,和另外兩條重新連成直線。」
給出了幾乎完美的答案。
至少從邏輯上看完全沒有問題。
「大家請看屏幕,我設計了這樣一種結構。」
「按照他的計算方法,電子確實不太可能自旋。」
當然,這小胖子就是損人的話說的太難聽了。
這樣,就能解釋第二個問題了。
「.」
「在這麼大的壓力下,還能如此從容應對。」
自己提出的新理論,就要做好面對各種質疑的準備。
他對自己的回答還是很滿意的。
「願聞其詳,泡利博士。」
「因為在你的論文中,電子是一個實實在在的小球。」
如果考慮狹義相對論的話,那麼電子的磁矩會不會變化呢?可惜,玻爾早已不是當初那個震驚天下的超級天才了。
玻爾、埃倫費斯特、愛因斯坦等大佬,同樣微微搖頭。
是的,在眾學生看來,烏倫貝克的回答足以解釋泡利的質疑了。
此刻唯有不發言,才能保持大佬的神秘。
他再也不認為自己比別人差。
因為他的回答有理有據。
「因為電子自旋,所以產生磁矩。」
烏倫貝克的表現已經遠遠超越了他的預期。
雷光閃耀!
他正心平氣和地冷靜思考。
房間內突然陷入了詭異的安靜。
「所以,這個問題還是無解。」
烏倫貝克掃視了一圈。
「如果電子真的在自旋,那只能符合泡利的計算結果。」
甚至於他自己都不能回答的這麼好。
「我還想憑藉電子自旋獲得物理諾獎呢。」
「首先是第一個問題。」
在這個式子中,由於考慮了相對論效應。
如果是狄拉克給出這樣的回答,他們即便會震驚,但不會共情。
他得意地看了一眼古科二人,傳達的意思不言而喻。
「小樣,我就說你們的論文是垃圾吧,還不信。」
「霸氣無比啊!」
他完全沒有想到這一層。
從邏輯看,對方的回答沒有問題。
突然間,猶如脫胎換骨一般。
「當轉動最上層的齒輪一圈時,由於齒輪間的配合作用,最上層齒輪上的金屬線條就隱藏在另一個齒輪背面了。」
烏倫貝克沉迷在李奇維的幻象之中。
根據他對老師的了解,這時候對方的腦海里正在進行常人無法想像的思考過程。
只有泡利意氣風發,耀武揚威。
「泡利博士認為,不存在旋轉2周才能回到原位的物體。」
所有人都默不作聲。
泡利擺著天老二爺老大的牛逼姿勢,睥睨全場。
這確實是兩個非常致命的問題,直擊核心。
「我怎麼感覺泡利的分析很對呢。」
「我靠,人怎麼能這麼帥!」
「難道你想說它的內部,還有如此精密複雜的細微結構嗎?」
【註:這是當時公認的經典直徑,但電子其實沒有直徑的說法,在現代物理學中它被當成點粒子。】
他的氣勢陡然一變!無數信息在頭腦中掀起一陣風暴。
倒是玻爾、狄拉克等人,微微點頭,他們大概能理解泡利的心思。
烏倫貝克承載了全部的希望。
然而此刻的李奇維,依然是淡定地坐在那裡,臉上毫無波動。
「烏倫貝克先生,你的答案無法說服我。」
所以,電子的速度受到束縛,不可能超過光速。
他想從自己的老師身上,發現一些端倪。
「我又不是狄拉克」
泡利的反擊無懈可擊!狄拉克按照泡利的方法,又算了一遍,完全沒錯。
因為這是演講者需要正面回答的。
泡利的反問,直擊他的命門。
現在最緊張的就是烏倫貝克三人了。
此刻,在他眼裡,布魯斯教授猶如天神。
「所以,這個回答也是錯誤的。」
「.」
嘩!泡利的回答,簡直讓所有人震驚的目瞪口呆。
但總感覺哪裡不對勁。
「但是根據計算,在這種情況下,電子運動產生的磁矩就會降低很多倍。」
轟!一剎那!
幸福來得突然,走的也很突然。
因為狄拉克是公認的物理第一天才,他碾壓泡利是理所應當的。
「我堅信電子自旋一定是對的!」
埃倫費斯特的臉上紅光滿面,露出欣慰的笑容。
對方的臉上帶著淡淡的睿智笑容,那是睥睨天下的從容。
這都不行?
就連狄拉克這樣的絕世天才,也束手無策了。
「雙方都沒有錯誤啊,但為何會得出互相矛盾的結果呢?」
「但肯定不會是電子這樣的小球。」
儘管回答者是他們的學生。
「不過,看泡利那小子的眼神,估計有問題。」
而且泡利完全是針對科學問題。
「這下還頭鐵不?」
這時,烏倫貝克率先看向了李奇維。
他的內心無限期望。
「布魯斯教授,您還不出手嗎?」
(本章完)