第512章 不可測量即不存在!量子力學時代即將到來!指引物理群星!
在科學領域,有一個很重要的原則,名為「奧卡姆剃刀原理」。
它的核心觀點是:如無必要,勿增實體。
什麼意思呢?
舉個形象的例子解釋。
這個世界上有沒有靈魂呢?
對於科學家們而言,認為是沒有的。
因為我們無法用任何測量手段觀察到靈魂的存在。
靈魂也不能影響到現實世界。
所以,靈魂對於科學而言,就是非必要的。
那麼根據奧卡姆剃刀原理,我們就不要增加靈魂這個概念。
這並非一定說靈魂概念就是錯的。
而是去掉它,可以讓世界邏輯運轉的更簡潔。
再比如地心說和日心說。
地心說為了描述太陽系內天體圍繞地球的運動,需要引入幾百個同心圓。
計算起來極度繁瑣複雜。
但是日心說,通過萬有引力定律和橢圓軌道,簡單清晰地闡述了所有天體的運動。
而且一旦發現新的天體,不需要像地心說那樣重新修改理論,直接就能計算出它的軌道,非常方便。
這難道說明地心說是錯的嗎?
其實不然。
你如果非要把地球當成太陽系的中心,其實也可以描述運動方程。
但是那麼多的同心圓屬實沒有必要。
物理學家有更簡潔的公式表達。
所以,根據奧卡姆剃刀原理,我們就應該拋棄地心說。
這個原理與物理學家追求簡潔且完美的心理相得益彰。
因此,它才會被無數人接受。
量子論也是這種情況。
如果能僅從原子發射光譜的頻率和強度,就推導出現有量子論的所有結論。
那麼諸如軌道量子化、能級等概念,就不需要存在了。
這也並非說這些概念就是錯誤的,而是它們不需要單獨假設。
李奇維提出的兩個可觀測的量,無疑更加的合理和簡單。
所以,在場眾人才會特別驚訝。
這表示重構量子論將出現了曙光。
現在已經有了明確的方向!
「布魯斯教授果然恐怖如斯!」
這時,伊蕾娜問道:
「教授,我有一個問題。」
「在您的相對論中,你把光速不變原理和相對性原理當成基本公理。」
「然後從這兩個公理出發,推導出相對論的所有結論。」
「為什麼到了量子論,您就很排斥把軌道量子化和能級當成基本公理呢?」
「這兩個理論有什麼區別嗎?」
眾人聞言都不約而同地點點頭。
伊蕾娜的問題很有意思。
同樣是公理,為什麼軌道量子化就需要慎重對待呢。
李奇維笑了笑,說道:
「不錯,伊蕾娜你提的問題非常好。」
「我可以從兩個層面回答你。」
「第一,狹相和廣相的兩大公理,它們雖然是公理,但是卻有堅實的實驗基礎或者思想實驗。」
「光速不變原理,是通過實驗測量出來的。」
「相對性原理在宏觀世界中很容易想像其圖景。」
「而量子論中的軌道量子化,雖然有角動量量子化這個實驗支持,但電子繞核角動量本身就是一種猜測。」
「我們依然是在用宏觀的物理概念,去套用電子的行為。」
「我對這一點,始終保持謹慎的態度。」
「第二,相對論是邏輯極其自洽的理論。」
「目前為止,在它的適用範圍內,相對論可以解釋一切現象。」
「但是量子論依然還遺留不少問題。」
「這說明它並不是完美的理論。」
「當然,我從來沒有說過重構量子論就一定是正確的方向。」
「這隻是我的物理直覺。」
「也許量子論在現有的理論基礎上繼續發展下去,也能變得完善。」
「現在有不少物理學家就是這樣乾的。」
伊蕾娜聽完,露出原來如此的表情。
她崇拜地看著布魯斯教授。
這才是科學家該有的態度。
永遠不滿足於現有的成果,探索理論的極限。
就在眾人靜靜思考時,海森堡想到了自己以前的某些看法。
於是,他鼓起勇氣,大膽地說道:
「教授,可不可以這樣認為。」
「因為量子論是研究電子這種微觀粒子的理論。」
「人類目前無法通過肉眼或者其它儀器觀測到電子的運動方式。」
「所以,對於研究者而言,看不到就表示沒有或者不存在。」
「同理,測量不到的物理量,也是不存在的。」
「這會不會是量子論的底層思想。」
「就如奧卡姆剃刀原理描述的那樣。」
嘩!
海森堡的話讓眾人驚訝不已。
這簡直比布魯斯教授的觀點還要激進啊!
就是聽起來有點扯淡。
「看不見就不存在?」
「我們人類看不見電磁波,但是電磁波確確實實存在啊。」
「可能海森堡口中的【看】不是單純地指用眼睛看。」
「而更像是一種觀測或者測量行為。」
「.」
眾人議論紛紛。
薛丁格好奇地看著海森堡。
經過短暫的接觸,他覺得眼前這個年輕人雖然表面很害羞,但是內心極其要強。
而且他還認為對方對於重構量子論有一種病態的執著。
所以,薛丁格在內心給出一個評價:沒長大的天才孩子。
泡利則是霸氣地掃視一圈,眾人莫敢與之對視。
海森堡的這個觀點,之前就已經對他說過了。
現在配合布魯斯教授提出的兩大可觀測量,越發顯得這句話很有物理思想的韻味。
李奇維面帶微笑看著海森堡,心中感慨。
有些天才的天賦,是肉眼可見的溢出。
海森堡無疑就是這樣的天才。
他所說的不可觀測的量就是不存在的,正是後來量子力學的核心思想之一。
甚至在其基礎上,又進化出更匪夷所思的思想:即便是可觀測的量,在測量之前,也可認為它不存在。
這有點玄學的味道了。
此時,李奇維笑著誇獎道:
「非常新穎且大膽的想法。」
「海森堡,我覺得你在量子論上很有天賦。」
「或許你可以考慮研究這個方向,」
聽到布魯斯教授的稱讚,海森堡內心美滋滋的。
他早都在決定好了。
「教授,您說的正是我所想的。」
很快,眾人開始熱烈地討論起來。
他們現在就好像守著寶山卻得不到的苦命人。
布魯斯教授雖然找到了兩個可觀測的量,但是它們到底有什麼奧秘,在場的誰也不知道。
甚至不少人覺得這個方向可能有問題。
「僅從光譜的頻率和強度,能推導出什麼呢?」
「難道量子論發展到最後,會變成光譜學嗎?」
雖然布魯斯教授的狹義相對論和廣義相對論也隻有兩個公理。
但這完全不是一回事。
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相對論是以經典力學體系為基點的,它有很多可以參考的地方。
而量子論則是重新打了一塊新的地基。
薛丁格、泡利、伊蕾娜等人,也毫無頭緒。
他們這時才真正明白,重構量子論絕對不是一件簡單的事情。
隻有海森堡若有所思,但怎麼也抓不住那一抹靈感。
——
接下來的日子,海森堡逐漸適應了在量子研究所內的生活。
雖然他性格內向,但是他比較禮貌,很少和別人起衝突,也不會嘴碎議論別人。
相比泡利,他顯然更受大家的歡迎。
隻是有一點,為眾人所詬病。
那就是海森堡實在太敏感了。
隻要有人指出了他的錯誤,他就會非常激動,有時甚至都快要哭出來了。
這讓同事們非常尷尬。
「哥們也太脆弱了吧。」
隻有泡利理解這個師弟。
他知道對方太想要證明自己了。
天才的頭銜,既然榮譽也是枷鎖。
就在海森堡默默努力,等待化繭成蝶的那一刻時。
物理學的發展沒有停緩下來,又接連出現幾個重磅成果。
第一個。
原子學大佬盧瑟福教授的女婿福勒,提出了「熱力學第零定律」。
該定律指出:如果兩個熱力學系統中的每一個都與第三個熱力學系統處於熱平衡(溫度相同),則它們彼此也必定處於熱平衡。
形象點說,溫度計就是根據這個定律製造出來的。
這個定律雖然提出的時間很遲,但是它卻比已有的熱力學三定律都更為基本。
福勒在論文中,系統地闡述了這條看起來很簡單定律的重要性。
有了它的補充,熱力學在數學邏輯上就沒有漏洞了。
從此,熱力學三定律就變成了熱力學四定律。
熱力學大佬能斯特公開發文表示:
「這是熱力學領域的重大突破。」
福勒也因此名聲大噪,擺脫了他被嶽父照顧的嫌疑。
畢竟盧瑟福在熱力學領域可沒有什麼建樹。
不過,他還是把狄拉克推薦給福勒當博士生。
第二個。
在歐洲深造的櫻花國物理學者仁科芳雄,一鳴驚人。
他和瑞典物理學家克萊因,共同發表了「克萊因-仁科公式」。
自從吳-康普頓效應被發現後,不少物理學家開始利用它研究各種射線與物質的相互作用。
其中γ射線在與物質作用後,會被吸收。
這是由自由電子與γ射線發生吳-康普頓散射所引起的。
而克萊因-仁科公式可以從理論上計算出γ射線的吸收係數。
有了這個公式,物理學家就能定量地研究γ射線的作用機理。
真實歷史上,趙忠堯在做相關實驗時,發現實驗結果不符合克萊因-仁科公式的預測。
γ射線存在一種反常吸收的現象。
這就是後來正電子被發現的契機。
所以,克萊因-仁科公式具有重要的意義。
仁科芳雄的消息傳回櫻花國內後,立刻引發轟動。
長岡半太郎喜極而泣,宣揚道:
「這是櫻花國在物理學領域零的突破!」
「仁科芳雄是櫻花國的英雄!」
櫻花國也成為了自華夏、印度之後,第三個在國際上發表著名物理論文的國家。
華夏科學界眾人無不感慨:
「原來櫻花國在科學領域與我們相差這麼大啊。」
「就這點成果,瞧把小櫻子們給激動的。」
「不知道的還以為仁科芳雄獲得諾獎了呢。」
華夏的科學實力早已今非昔比。
第三個。
查德威克發現了一個十分奇特的實驗現象:
原子核發生β衰變的能譜,不是理論所預測的分立譜,而是逐漸衰減的連續譜。
但是根據現有的質子-中子模型,結合反應前後的能量守恆定律,可以從理論上計算出,能譜應該是分立的。
而現在,實驗與理論不符。
這說明要麼是質子-中子模型錯了,要麼是能量守恆定律錯了。
論文一出,瞬間震驚了物理學界。
「這太不可思議了。」
查德威克苦盡甘來,終於發表了重磅性的成果。
不過,他帶來的問題卻是緻命性的。
玻爾第一時間發表了名為《β射線譜和能量守恆》的論文。
他在文中大膽地指出:能量守恆定律錯了!它不適用於微觀粒子的能量變化過程。
這簡直比查德威克的論文還要駭人!
眾人忽然發現,這已經是玻爾教授第二次炮轟能量守恆定律了。
很多人不由得好奇:
「玻爾教授咋就非要和能量守恆定律過不去呢?」
不過,也有人猜測,玻爾是不願意質疑他導師的質子-中子理論。
物理學界對此發生熱烈的討論。
很快,原子學第一大佬盧瑟福出面了。
他公開表示:
「質子-中子模型和能量守恆定律都沒有錯。」
「查德威克的發現,很有可能和布魯斯教授提出的弱力存在關係。」
他的觀點受到了眾多物理學大佬的認同。
真實歷史上,查德威克的這個奇特發現,引出了後來的中微子和弱力機理。
對於眾人的討論,李奇維沒有公開發表意見。
他現在的大部分精力,都投入到了萬有理論之中。
哪怕是接下來的量子力學,他也隻想在幾個關鍵節點上給予啟示。
這也是他指點德布羅意和海森堡,而不是親自發表論文的原因。
不過,這並不表示李奇維就不關注量子力學了。
相反,量子力學在對世界本質的詮釋上,對萬有理論極具參考意義。
所以,李奇維依然會指引著天才們,一起開啟20世紀初理論物理學的最後盛宴!
他要親身體會這場人類歷史上最璀璨的科學論道!
「吸納眾天才之思想,為我所用!」
(本章完)