第527章 波動力學之威!原子是電子波衍射的幻象!唇槍舌劍!論道開始!
海森堡的報告震撼了所有人。
一個好的物理學理論,不僅能解釋已有的問題,還要能預測未知的現象。
顯然,通過矩陣力學找到核異構體就屬於這種情況。
舊量子論體系雖然容納了電子自旋,但是它不可能描述原子核的自旋。
因為舊量子論的一切,都是以電子為核心,描述的是電子的狀態和行為。
而矩陣力學是更底層的理論體系,它不僅適用於電子,且適用於所有的微觀粒子。
因此,原子核雖然比電子大了成千上萬倍,但它同樣是微觀粒子,可以被納入矩陣力學的框架。
所以,海森堡就能從理論上,論證原子核自旋的存在,從而發現氫分子的核異構體。
這就是理論的優越性。
後世最新的研究發現,哪怕到了大分子層級,物質依然有量子效應。
從量子範圍到宏觀範圍,這個分界線,很難精確地定義。
就好像哲學上,到底多少粒沙子堆在一起才算沙漠,這種命題。
當然,現在還隻是量子力學發展的初期,大佬們還沒考慮到這種情況。
此刻,薛丁格看著海森堡,即便對方是對手,他也打心底佩服。
如今他的波動力學才是物理學界的主流。
大家研究量子力學發表論文,都是用的波動方程。
在這種情況下,海森堡還能深挖矩陣力學的潛力,讓他嘆為觀止。
純論數學和物理能力,海森堡的硬實力絕對是超越他的。
但是,薛丁格雖然內心有點壓力,臉上卻雲淡風輕。
「我的波動力學也未嘗不利!」
這時,洛倫茲的聲音響起:
「下面請薛丁格博士上台報告。」
薛丁格再次好整理儀容,大步走上前去。
當他與海森堡擦肩而過時,仿佛有一道雷霆火花滋滋炸響。
兩人的眼中同時射出無匹的鋒芒!
來吧!
薛丁格輕輕朝著眾人點頭,然後開始了他的演講。
「波動方程是在物質波的基礎上,通過類比的方法建立的。」
「哈密頓在很早之前,就曾將力學和光學進行對比。」
「比如,光學中光走的路程最短原理,力學中最小作用量原理,二者就很相似。」
「既然力學和光學相似,而物質又具有波動性,那麼自然就會有波動光學。」
「.」
在如此高端的會議上,薛丁格總不能直接說,他的波動方程是靠靈感硬湊出來的。
所以,他必須想出一個理論範式。
就和之前布魯斯教授從太極圖中找到靈感一樣。
而光學和力學的對比,就是很好的思維過程。
歷史上,不少物理學家都做過這方面的工作。
但是,薛丁格的理論顯然不會這麼簡單。
這時,他又繼續說道:
「有了光和力的對比,再通過波動力學,我們就可以解釋一個習以為常的問題。」
說到這,薛丁格微微一笑,目光掠過眾人,神秘說道:
「原子的直徑為什麼在10^-10米量級?」
嘩!
眾人聞言皆是一驚。
這是什麼問題?
原子的直徑是通過實驗測出來的,就跟光速一樣。
也許有人問過為什麼光速是3×10^8米每秒。
但是肯定不會得到答案。
世界就是那麼運轉和規定的。
而現在,薛丁格的問題,就是類似的意思。
隻不過,今天在場的都是物理學中的大佬和天才。
這種問題
有什麼意義呢?
沒有人覺得薛丁格會故意如此。
這其中一定有他獨特的思考。
眾人忽然產生了極大的好奇。
李奇維微微一笑,心中覺得很有意思。
他也沒有考慮過這種問題。
他在心中感慨。
「果然,這些歷史上赫赫有名的大佬,他們的思維異於常人。」
「如果僅僅通過幾個公式和成果,就以為了解了這些大佬,那就大錯特錯。」
這一刻,李奇維覺得自己親身體驗量子力學的建立過程,是何等明智的選擇。
這些絕頂天才們的理論成果,與他們本身的思維相比,不值一提!
如果隻是看重已有的理論,那就是本末倒置了。
天才們的思想,才是科學史最珍貴的至寶!
然而,海森堡卻不以為然。
「哼,故弄玄虛!」
在眾人的注視下,薛丁格繼續說道:
「德布羅意在他的論文裡,給出了一個計算電子波長的例子。」
「如果電子經過了200V的電勢差加速後,它的波長是8.7×10^-11米。」
「根據物質波公式λ=h/p,如果降低電子的速度,那麼它的波長就會變長。」
「因此,電子的波長是有可能和原子的直徑在同一個量級。」
「我認為這並不是巧合,也不是什麼特殊的假設。」
「根據波動力學,我們如果把幹涉和衍射的概念和原子尺寸聯繫在一起,就會得出一個全新的解釋。」
「原子並不是真實存在的微粒,它隻是原子核捕獲電子波後,所發生的幹涉和衍射叠加後的幻象!」
「使用波動力學,我們就可以解釋原子的存在本質!」
轟!
滿座皆驚!
所有人都被薛丁格的大膽想法震驚的目瞪口呆!
這也太天馬行空了!
「哦,上帝啊!」
「布魯斯教授調教出來的人,都這麼匪夷所思嗎?」
「這種想法也太駭人聽聞了!」
在著名的泊松實驗中,光經過圓盤衍射後,會形成光暈區,其實就是衍射區。
薛丁格的意思就是,原子就類似光衍射後產生的光暈。
所以,它並不是真實存在,而隻是波的外在表現。
這種觀點,完全顛覆了現有原子論的一切內容。
細思極恐!
李奇維聞言,內心觸動。
薛丁格的思想太超前了。
在後世的前沿物理研究中,確實沒有原子的概念。
原子隻是原子核和電子形成的系統而已。
它並不是我們想像中的小球,有著明確的邊界範圍。
不僅是原子,哪怕是電子本身,也沒有人類想像中的形狀。
雖然現在已經知道原子由原子核和電子組成。
但是關於原子的本質,物理學界還沒有定論。
薛丁格的觀點,無疑是一次巨大的衝擊。
愛因斯坦和盧瑟福是場上的原子學大佬。
前者擅長理論,後者擅長實驗。
他們都對薛丁格的分析無比震驚。
因為現有的很多理論和實驗結果都表明,原子在某些情況下,它確實就是個球。
有質量,有動量。
統計力學中,可以把原子當成單個的球處理;
原子實驗中,可以使用各種粒子和射線轟擊原子。
這些都證明了,原子是實實在在的存在。
隻不過現有理論無法描述這種存在的形式是什麼樣。
或許原子外面有著一層薄膜,又或者原子本身是由更精密的物質組成。
而薛丁格的電子波衍射幻象,直接打破了這種結論。
「原子不存在了!」
這簡直讓盧瑟福覺得天塌了!
雖然這僅僅隻是一個猜想,但是卻深深震撼了所有人。
不可思議!
海森堡的臉色突然有點不好看。
本來波動力學就因為簡單而受到偏愛。
現在,薛丁格又像他一樣,使用自己的理論,做出了全新的成果。
不過,海森堡仍然胸有成竹。
論道還未真正開始呢。
他可是準備了幾個波動力學難以解釋的刁鑽問題。
這時,洛倫茲笑著說道:
「感謝薛丁格博士的精彩報告。」
薛丁格朝著他點點頭,然後走向座位。
洛倫茲內心萬分感慨。
最⊥新⊥小⊥說⊥在⊥六⊥9⊥⊥書⊥⊥吧⊥⊥首⊥發!
這兩個年輕人帶給他的震撼,不是因為各自理論的優勢。
而是那種呼之欲出,蓬勃向上的創新思想。
這讓他回想起年輕時的歲月。
「那種勃勃生機、萬物競發的境界,猶在眼前。」
洛倫茲沒有想到,繼布魯斯之後,物理學界還能出現如此天才般的思想碰撞。
真是太美好了!
他不經意地朝著李奇維看去。
他想知道,面對這麼天才的年輕人,大名鼎鼎的布魯斯教授會不會也露出回憶和羨慕的神色。
然而,當他看見李奇維的神情後,卻猛然一驚!
「老天啊!那是一種什麼樣的眼神?」
此刻,在洛倫茲的眼中,李奇維已經幻化成不可名狀般的存在。
唯獨一雙眼睛,攝人心魄。
他的左眼,矩陣閃爍;
他的右眼,波動漣漪。
二者如水乳交融一般,勾勒出真理的形體!
嘩!
洛倫茲連忙揉了揉眼睛,當他再度看去時,卻發現一切如常。
隻有對方回應了一個迷人的微笑。
他心神震盪,好一會兒才恢復過來。
「剛剛那到底是什麼.」
當會議室內的討論聲傳入耳朵後,洛倫茲終於回到現實。
他不再去想剛剛的可怕情景。
會議繼續進行。
「請薛丁格和海森堡,你們二位一起上來。」
「接下來,正式進入提問環節!」
「首先是雙方各自提問。」
二人聞言,從座位上站起,同時走到台前,相對而站。
頗有一種決鬥的氣勢。
洛倫茲笑著說道:
「誰先開始?」
薛丁格笑著伸手示意。
他比海森堡大了好幾歲,當然要有風度。
海森堡也不扭捏,直接問道:
「薛丁格博士,關於你的波動方程我有一個問題。」
「大家請看,這是波動方程的表達式。」
(再發一次,省得你們再回頭翻看了)
「按照波動力學的觀點,方程中波函數ψ代表了電子波的狀態隨時間和空間的變化。」
「但是,這個方程中有一個虛數i。」
「我們知道,i是沒有物理意義的參數。」
「所以,波動方程的解ψ就無法測量,它也是沒有現實物理意義的。」
「那麼,一個沒有物理意義的波函數,又怎麼能代表描述電子波呢?」
「畢竟按照波動力學的觀點,電子波是一種真實存在。」
薛丁格聞言,微微一笑,立刻回答道:
「沒錯,ψ本身不代表任何意義。」
「但是它的模的平方|ψ|卻代表了在時刻t,r位置處的電荷密度分布函數。」
「換句話說,ψ攜帶的是電荷密度的信息。」
「電子的波動性體現在空間電荷密度分布上。」
「電子的電荷量e乘以|ψ|,就表示了在某一時刻某一地點的電荷密度。」
說著,薛丁格直接開始演示計算。
他之前涉獵廣泛的優勢體現出來了。
各種電磁學方程,他信手拈來。
「大家可以看到,如果|ψ|代表了電荷密度分布函數,那麼我們可以非常簡單地推導出塞曼效應和GKY效應。」
「這是氫原子最典型的兩種效應,它們的本質其實都和電荷密度有關。」
嘩!
眾人震驚不已。
薛丁格對波函數的解釋,讓他們有種說不出的感覺。
雖然很彆扭,但好像又確實是對的。
畢竟按照對方的定義,可以完美解釋塞曼效應等問題。
真實歷史上,薛丁格對于波函數的解釋極為複雜。
裡面用到了很多電磁學方面的知識。
比如偶極矩、電流連續性方程等等。
最重要的是,他的理論非常自恰,能解釋很多已有的現象。
所以,薛丁格直到死,都沒有承認玻恩的概率解釋。
他一直堅信自己的觀點才是正確的。
海森堡一驚。
他沒想到自己精心準備的問題,這麼輕易就被化解了。
這時,他又反問道:
「你說粒子是由波構成,波怎麼會攜帶電荷呢?」
薛丁格反駁道:
「有什麼證據證明,隻有粒子才能攜帶電荷嗎?」
海森堡頓時啞口無言。
電荷問題,目前還是物理學界的一大謎團。
人們雖然可以利用電荷做各種各樣的事情。
但是關於它的本質,沒有定論。
誰也不知道小小的電子,是如何攜帶電荷。
海森堡感覺到了薛丁格的難纏。
這是一個極其強大的對手。
雖然他不喜歡波動力學,但是他絕不會認為對方很菜。
看來自己之前準備的一些問題,都沒有必要再問了。
肯定難不倒薛丁格。
海森堡隻好祭出了殺手鐧。
他接著問道:
「波動力學無法推導出電子自旋,該如何解釋?」
嘩!
眾人又是一陣驚呼。
他們沒想到海森堡這麼快就問出這個難題了。
看來對方是被薛丁格的實力折服了。
普通的問題,在這兩位天才面前,毫無意義。
眾人又看向薛丁格。
這個緻命的問題,他想出答案了嗎?
真實歷史上,薛丁格、海森堡這批人算是牛愛麥之下,最強的幾位了。所以我描寫的稍微牛逼了點。
當然,他們最後還是要膜拜那道霸天絕地的身影。
(本章完)