第525章 震撼演讲!热学与量子力学!概率之
第525章 震撼演讲!热学与量子力学!概率之来源!经典物理最后的壁垒!
1923年10月20日。
荷兰,阿姆斯特丹。
李奇维的率先到来,受到了荷兰官方的热烈欢迎。
阿姆斯特丹市长乔布带领众多荷兰政府和学术界人士,亲自迎接。
他表示:“各位物理学家的到来,让阿姆斯特丹市闪耀科学荣光。”
“这一定是一场名垂青史的伟大会议!”
本次量子力学论道大会,就在阿姆斯特丹市的阿姆斯特丹大学举行。
这所大学成创建于1632年,它的管理运作方式非常特别。
它不像英国的大学那样,高度自由,而是受政府议会的直接管理。
阿姆斯特丹大学的校长由阿姆斯特丹市长兼任。
学校聘请的所有教授也必须经过市议会通过。
这种管理体制直到几十年后才取消。
不过,得益于阿姆斯特丹市议会的进步作风,阿姆斯特丹大学仍然有很大的学术自由。
目前为止,已经有4人获得诺奖。
其中有两人获得物理诺奖,他们分别是范德华和塞曼。
欢迎仪式过后,由塞曼陪同李奇维参观访问阿姆斯特丹大学。
在乔布市长和学术界大佬的诚挚邀请下,李奇维将于两天后在此发表一场学术演讲。
也算是为接下来的量子力学大会上道前菜。
众人翘首以盼。
布鲁斯教授的演讲,那是万万不能错过!
在塞曼的介绍下,李奇维与阿姆斯特丹大学的教授老师们一一握手致意。
其中,李奇维还见到了范德华的儿子,小范德华。
他不胜唏嘘道:
“范德华教授的离开,是物理学界的重大损失。”
范德华于今年3月离世。
他是阿姆斯特丹大学历史上的第一位物理学教授,其在热力学和统计力学领域有着重要贡献。
后世大名鼎鼎的分子间作用力-范德华力,就是以他的名字命名的。
李奇维名震天下的时候,这位老者已经退休了。
对方隐居乡间,每天就是散步和阅读。
所以,李奇维并没有与范德华有多少交集。
小范德华接任了他父亲的职位,如今也是阿姆斯特丹大学的物理学教授。
他第一次见到传说中的布鲁斯教授,心情格外激动。
“布鲁斯教授,感谢您的评价。”
“家父生前不止一次谈起过您。”
“他说您是物理学界几百年难见的天才!”
“您之前数次邀请他参加会议,他都拒绝了。”
“并非是家父傲慢,而是他亲口说:我这个老头子去了也没什么用。”
小范德华特意解释了原因,以示尊重。
李奇维和众人听后,皆是万分感慨。
范德华作为和麦克斯韦等大佬同一辈的人物,见过无数天才。
他年轻时,也是别人仰慕的人物。
所以,他不愿自己在晚年是个无用之人。
身处20世纪初这个物理学剧烈变革的时代,每个人的选择和心态都各不相同。
沧海横流,方显英雄本色!
第二天,洛伦兹和埃伦费斯特相继到达,后者还带上了乌伦贝克和古德斯米特二人。
洛伦兹豪爽地笑道:
“布鲁斯,你终于愿意在荷兰举办会议了。”
李奇维无奈道:
“最近欧洲的政治局势有点复杂,我只好选择荷兰这样的中立国家。”
洛伦兹闻言,内心也很感慨。
这个时代虽然是科学的黄金时代,但也是充满混乱的时代,秩序不存。
不过他的内心倒是没有太多担忧。
欧洲刚刚才经历过一场世界级大战,不可能发生比那还严重的事情了。
现在的各种风向,只不过是思想之争而已。
就和量子力学中波动力学和矩阵力学的争论一样。
所以,大家闲聊了一会,话题就又回到了学术上。
埃伦费斯特笑着问道:
“布鲁斯教授,海森堡和薛定谔都是量子研究所的人。”
“你会支持谁啊?”
李奇维神秘一笑,然后说出了一句意味深长的话:
“现在谈输赢还早呢。”
乌伦贝克和古德斯米特不明觉厉。
“这就是高深莫测的感觉吗?”
“好吊啊。”
10月22日。
阿姆斯特丹大学内人声鼎沸,热闹非常。
无数荷兰师生因为布鲁斯教授的演讲慕名而来。
距离上次他在莱顿大学演讲,整整过去了十年。
所以,这又是一次难得的机会。
在众人的簇拥下,李奇维来到学校的报告大厅内。
此刻大厅内早已人头攒动,座无虚席。
塞曼作为主持人,首先发表了热情洋溢的欢迎致辞。
李奇维在万众期待的目光下,缓缓走上讲台。
这一刻,他的气势镇压全场!
“今天我的演讲主题是热学和量子力学。”
“其实,这个题目是我临时想出来的。”
“因为我来到阿姆斯特丹大学,就想到了已故的范德华教授。”
“他对阿姆斯特丹大学的物理发展具有奠基作用,而他本人的主要研究方向就是热学。”
“于是,很自然地,我就想到了热学的发展历史。”
“随着现代物理学的快速发展,很多人对于经典物理学的热情极大降低。”
“而热学恐怕又是经典物理学中最被冷落的领域。”
“在座的不少人,估计内心都觉得理所当然。”
“热学有什么好研究的,冷热现象,四大定律已经足够完美了。”
“但是,我想说,你们错了!”
“热学非常非常重要,量子力学的发展和热学息息相关!”
哗!
李奇维一开场,就引得众人震撼!
这就是布鲁斯教授的个人风格,以小见大。
他总能从最普通,最被人忽略的地方,发现最深刻的道理。
让人产生恍然大悟,原来如此的敬佩之情。
“啊?热学有那么牛逼吗?竟然还能和高大上的量子力学产生关系?”
“现在研究热学课题的博士都很少了。”
“大家都在一股脑研究相对论和量子力学。”
“.”
众人非常好奇,平平无奇的热学,为何在布鲁斯教授口中就变得那么重要。
小范德华更是非常感动,他自己的研究领域就是热学。
布鲁斯教授竟然如此关注热学,甚至对他父亲的成就了如指掌。
这时,李奇维继续说道:
“冷热现象是人们最早观察到的自然现象之一。”
“但是之前人们只能感受和利用这种现象,而无法研究其原理。”
“直到18世纪初期,随着计量温度学的建立,热学终于和力学一样,走上了科学实验的道路。”
“但这个时期的热学研究的是初级的基础概念,比如温度、功、热量等等,没有形成逻辑演绎体系。”
“关于热的本质,出现了热质说和热动说两种观点。”
“前者把热看成是一种不生不灭的流体物质,一个物体含有的热质多,则它的温度就高。”
“而后者则认为热物体的一种运动形式的宏观表现。”
“直到焦耳以精确的实验证明了热功当量的正确性,热质说被抛弃。”
“物理学家认识到热动说才是对的,热和大量分子的无规则运动是有联系的。”
“于是,热学就从研究基础概念的阶段,迈入了研究热现象及其规律的第二阶段。”
“按照研究方法的不同,热学的第二个阶段分为热力学和统计力学。”
“热力学是从【宏观】角度研究物体的热性质。”
“之所以带个力字,是因为此时的热学和力学一样,有了数学的逻辑推导,不再仅是概念的阐述。”
“比如研究一定体积的气体压缩过程。”
“热力学就是研究压缩过程中温度、内能、熵这三个状态函数,对这个体系进行描述。”
“它的基础就是三大哦不现在应该说是四大热力学定律。”
“这四大定律就和牛顿定律一样,让热力学的基础牢不可破。”
“既然从宏观角度能研究热学,那么能不能从微观角度试试呢?”
“于是,统计力学应运而生。”
“它就是从【微观】分子运动角度来研究物体的热现象。”
“还是上面的例子。”
“如果用传统的力学方法来研究气体,那就需要为大量的气体分子建立力学方程。”
“这是不可能完成的任务。”
“而统计力学使用概率统计的方法,可以对由大量粒子组成的宏观物体的热学性质做出微观解释。”
“著名的理想气体状态方程pv=nrt就是统计力学的成果。”
“范德华教授的大部分工作,都属于统计力学的范畴。”
“它的核心是概率分布函数。”
“这方面的核心工作是由玻尔兹曼和麦克斯韦等人完成的。”
哗!
李奇维深入浅出的分析,让在场的学生们对于热学有了全新的理解。
从现象到概念,再从概念到理论。
作为经典物理学三大分支之一,热力学和统计力学的名字原来是这样来的。
“涨姿势了。”
“怪不得每次都把热力学和统计力学放在一起说。”
“原来它们俩研究的是同一个内容,只是研究角度和方法不同而已。”
而前排的埃伦费斯特听到导师的名字后,内心触动。
他到现在都无法面对这个可怕的悲剧。
这时,众人忽然疑惑道:
“布鲁斯教授说了热学的发展历史,但是它和量子力学有什么关系呢?”
李奇维威严的双眼扫视一圈,接着又说道:
“我从你们的眼神中,看到了疑惑。”
“你们觉得高大上的量子力学,怎么会和傻大粗的热学产生关系呢?”
“首先,量子概念的诞生来源于黑体辐射。”
“而黑体辐射就是标准的热力学模型。”
“随着量子力学的建立,我发现它与统计力学有着很深刻的联系。”
“因为统计力学是研究大量微观粒子运动,而量子力学是研究单个微观粒子运动。”
“这其中或许就有什么我们不知道的原理和联系,等待发现。”
“如果你们关注最新的物理进展,可以发现,现在已经有量子统计这个方向了。”
“量子统计和统计力学的研究方向相同。”
“但它们俩有着本质的差别。”
“量子统计认为微观粒子遵循的是量子力学规律而不是经典力学规律。”
“所以,这会得到很多意想不到的结果。”
“据我所知,目前在这方面做得最好的,是剑桥大学的福勒教授。”
“他手下的狄拉克博士,发表了几篇很有创新性的论文。”
“甚至还完善了我的恒星演化理论。”
“我认为,这将是量子力学和热学结合的全新领域。”
“或许某一天,热学中的理论和概念,会反过来对量子力学的发展产生帮助。”
哗!
众人全都骇然无比!
布鲁斯教授所说的内容,让他们大开眼界!
“哦!上帝啊!原来热学还能这样研究?”
“奥赛金牌就是牛逼,狄拉克竟然能想到把量子力学应用在统计力学中。”
“果然研究不出好结果,只能怪人不行,而不是方向不行。”
“热学,大有可为!”
洛伦兹、塞曼、埃伦费斯特等人也震惊无比。
布鲁斯教授的角度,是他们从来没有想过的。
他们忽然想到,统计力学的核心是概率分布。
“难道概率也能用在量子力学上?”
“怎么用?”
李奇维看着众人的表情,微微一笑。
真实历史上,爱因斯坦、普朗克等大佬都非常重视热学。
因为热学自成体系,极其完美。
后来的相对论和量子力学号称颠覆了经典物理学的一切。
但是唯独热学始终岿然不动,堪称是最后一处壁垒。
反而它对量子力学的发展起到了关键作用。
比如费米-狄拉克统计、玻色-爱因斯坦统计等,都是在统计力学的基础上发展而来。
甚至薛定谔的波动方程,玻恩的概率解释,都是从热力学和统计力学中找到的灵感。
后世有物理学家尝试,使用量子力学把热给量子化,形成一门全新的理论。
不过目前为止,还没有什么重大的成果。
冯·诺依曼曾经说过一句话:通过概率,热力学与量子力学建立起了联系。
由此可见,热学对量子力学的重要性。
在全场的欢呼和掌声下,李奇维结束了演讲。
此刻众人还不明白这场演讲的真正价值。
他们只是觉得布鲁斯教授的角度非常新奇。
把热学这个老古董领域,竟然和量子力学结合在了一起。
不过很快,众人就会震撼不已,无比懊恼。
“老天啊!原来热学如此重要!”
(本章完)