第527章 波动力学之威!原子是电子波衍射的
第527章 波动力学之威!原子是电子波衍射的幻象!唇枪舌剑!论道开始!
海森堡的报告震撼了所有人。
一个好的物理学理论,不仅能解释已有的问题,还要能预测未知的现象。
显然,通过矩阵力学找到核异构体就属于这种情况。
旧量子论体系虽然容纳了电子自旋,但是它不可能描述原子核的自旋。
因为旧量子论的一切,都是以电子为核心,描述的是电子的状态和行为。
而矩阵力学是更底层的理论体系,它不仅适用于电子,且适用于所有的微观粒子。
因此,原子核虽然比电子大了成千上万倍,但它同样是微观粒子,可以被纳入矩阵力学的框架。
所以,海森堡就能从理论上,论证原子核自旋的存在,从而发现氢分子的核异构体。
这就是理论的优越性。
后世最新的研究发现,哪怕到了大分子层级,物质依然有量子效应。
从量子范围到宏观范围,这个分界线,很难精确地定义。
就好像哲学上,到底多少粒沙子堆在一起才算沙漠,这种命题。
当然,现在还只是量子力学发展的初期,大佬们还没考虑到这种情况。
此刻,薛定谔看着海森堡,即便对方是对手,他也打心底佩服。
如今他的波动力学才是物理学界的主流。
大家研究量子力学发表论文,都是用的波动方程。
在这种情况下,海森堡还能深挖矩阵力学的潜力,让他叹为观止。
纯论数学和物理能力,海森堡的硬实力绝对是超越他的。
但是,薛定谔虽然内心有点压力,脸上却云淡风轻。
“我的波动力学也未尝不利!”
这时,洛伦兹的声音响起:
“下面请薛定谔博士上台报告。”
薛定谔再次好整理仪容,大步走上前去。
当他与海森堡擦肩而过时,仿佛有一道雷霆火滋滋炸响。
两人的眼中同时射出无匹的锋芒!
来吧!
薛定谔轻轻朝着众人点头,然后开始了他的演讲。
“波动方程是在物质波的基础上,通过类比的方法建立的。”
“哈密顿在很早之前,就曾将力学和光学进行对比。”
“比如,光学中光走的路程最短原理,力学中最小作用量原理,二者就很相似。”
“既然力学和光学相似,而物质又具有波动性,那么自然就会有波动光学。”
“.”
在如此高端的会议上,薛定谔总不能直接说,他的波动方程是靠灵感硬凑出来的。
所以,他必须想出一个理论范式。
就和之前布鲁斯教授从太极图中找到灵感一样。
而光学和力学的对比,就是很好的思维过程。
历史上,不少物理学家都做过这方面的工作。
但是,薛定谔的理论显然不会这么简单。
这时,他又继续说道:
“有了光和力的对比,再通过波动力学,我们就可以解释一个习以为常的问题。”
说到这,薛定谔微微一笑,目光掠过众人,神秘说道:
“原子的直径为什么在10^-10米量级?”
哗!
众人闻言皆是一惊。
这是什么问题?
原子的直径是通过实验测出来的,就跟光速一样。
也许有人问过为什么光速是3x10^8米每秒。
但是肯定不会得到答案。
世界就是那么运转和规定的。
而现在,薛定谔的问题,就是类似的意思。
只不过,今天在场的都是物理学中的大佬和天才。
这种问题
有什么意义呢?
没有人觉得薛定谔会故意如此。
这其中一定有他独特的思考。
众人忽然产生了极大的好奇。
李奇维微微一笑,心中觉得很有意思。
他也没有考虑过这种问题。
他在心中感慨。
“果然,这些历史上赫赫有名的大佬,他们的思维异于常人。”
“如果仅仅通过几个公式和成果,就以为了解了这些大佬,那就大错特错。”
这一刻,李奇维觉得自己亲身体验量子力学的建立过程,是何等明智的选择。
这些绝顶天才们的理论成果,与他们本身的思维相比,不值一提!
如果只是看重已有的理论,那就是本末倒置了。
天才们的思想,才是科学史最珍贵的至宝!
然而,海森堡却不以为然。
“哼,故弄玄虚!”
在众人的注视下,薛定谔继续说道:
“德布罗意在他的论文里,给出了一个计算电子波长的例子。”
“如果电子经过了200v的电势差加速后,它的波长是8.7x10^-11米。”
“根据物质波公式λ=h/p,如果降低电子的速度,那么它的波长就会变长。”
“因此,电子的波长是有可能和原子的直径在同一个量级。”
“我认为这并不是巧合,也不是什么特殊的假设。”
“根据波动力学,我们如果把干涉和衍射的概念和原子尺寸联系在一起,就会得出一个全新的解释。”
“原子并不是真实存在的微粒,它只是原子核捕获电子波后,所发生的干涉和衍射迭加后的幻象!”
“使用波动力学,我们就可以解释原子的存在本质!”
轰!
满座皆惊!
所有人都被薛定谔的大胆想法震惊的目瞪口呆!
这也太天马行空了!
“哦,上帝啊!”
“布鲁斯教授调教出来的人,都这么匪夷所思吗?”
“这种想法也太骇人听闻了!”
在著名的泊松实验中,光经过圆盘衍射后,会形成光晕区,其实就是衍射区。
薛定谔的意思就是,原子就类似光衍射后产生的光晕。
所以,它并不是真实存在,而只是波的外在表现。
这种观点,完全颠覆了现有原子论的一切内容。
细思极恐!
李奇维闻言,内心触动。
薛定谔的思想太超前了。
在后世的前沿物理研究中,确实没有原子的概念。
原子只是原子核和电子形成的系统而已。
它并不是我们想象中的小球,有着明确的边界范围。
不仅是原子,哪怕是电子本身,也没有人类想象中的形状。
虽然现在已经知道原子由原子核和电子组成。
但是关于原子的本质,物理学界还没有定论。
薛定谔的观点,无疑是一次巨大的冲击。
爱因斯坦和卢瑟福是场上的原子学大佬。
前者擅长理论,后者擅长实验。
他们都对薛定谔的分析无比震惊。
因为现有的很多理论和实验结果都表明,原子在某些情况下,它确实就是个球。
有质量,有动量。
统计力学中,可以把原子当成单个的球处理;
原子实验中,可以使用各种粒子和射线轰击原子。
这些都证明了,原子是实实在在的存在。
只不过现有理论无法描述这种存在的形式是什么样。
或许原子外面有着一层薄膜,又或者原子本身是由更精密的物质组成。
而薛定谔的电子波衍射幻象,直接打破了这种结论。
“原子不存在了!”
这简直让卢瑟福觉得天塌了!
虽然这仅仅只是一个猜想,但是却深深震撼了所有人。
不可思议!
海森堡的脸色突然有点不好看。
本来波动力学就因为简单而受到偏爱。
现在,薛定谔又像他一样,使用自己的理论,做出了全新的成果。
不过,海森堡仍然胸有成竹。
论道还未真正开始呢。
他可是准备了几个波动力学难以解释的刁钻问题。
这时,洛伦兹笑着说道:
“感谢薛定谔博士的精彩报告。”
薛定谔朝着他点点头,然后走向座位。
洛伦兹内心万分感慨。
这两个年轻人带给他的震撼,不是因为各自理论的优势。
而是那种呼之欲出,蓬勃向上的创新思想。
这让他回想起年轻时的岁月。
“那种勃勃生机、万物竞发的境界,犹在眼前。”
洛伦兹没有想到,继布鲁斯之后,物理学界还能出现如此天才般的思想碰撞。
真是太美好了!
他不经意地朝着李奇维看去。
他想知道,面对这么天才的年轻人,大名鼎鼎的布鲁斯教授会不会也露出回忆和羡慕的神色。
然而,当他看见李奇维的神情后,却猛然一惊!
“老天啊!那是一种什么样的眼神?”
此刻,在洛伦兹的眼中,李奇维已经幻化成不可名状般的存在。
唯独一双眼睛,摄人心魄。
他的左眼,矩阵闪烁;
他的右眼,波动涟漪。
二者如水乳交融一般,勾勒出真理的形体!
哗!
洛伦兹连忙揉了揉眼睛,当他再度看去时,却发现一切如常。
只有对方回应了一个迷人的微笑。
他心神震荡,好一会儿才恢复过来。
“刚刚那到底是什么.”
当会议室内的讨论声传入耳朵后,洛伦兹终于回到现实。
他不再去想刚刚的可怕情景。
会议继续进行。
“请薛定谔和海森堡,你们二位一起上来。”
“接下来,正式进入提问环节!”
“首先是双方各自提问。”
二人闻言,从座位上站起,同时走到台前,相对而站。
颇有一种决斗的气势。
洛伦兹笑着说道:
“谁先开始?”
薛定谔笑着伸手示意。
他比海森堡大了好几岁,当然要有风度。
海森堡也不扭捏,直接问道:
“薛定谔博士,关于你的波动方程我有一个问题。”
“大家请看,这是波动方程的表达式。”
(再发一次,省得你们再回头翻看了)
“按照波动力学的观点,方程中波函数ψ代表了电子波的状态随时间和空间的变化。”
“但是,这个方程中有一个虚数i。”
“我们知道,i是没有物理意义的参数。”
“所以,波动方程的解ψ就无法测量,它也是没有现实物理意义的。”
“那么,一个没有物理意义的波函数,又怎么能代表描述电子波呢?”
“毕竟按照波动力学的观点,电子波是一种真实存在。”
薛定谔闻言,微微一笑,立刻回答道:
“没错,ψ本身不代表任何意义。”
“但是它的模的平方|ψ|却代表了在时刻t,r位置处的电荷密度分布函数。”
“换句话说,ψ携带的是电荷密度的信息。”
“电子的波动性体现在空间电荷密度分布上。”
“电子的电荷量e乘以|ψ|,就表示了在某一时刻某一地点的电荷密度。”
说着,薛定谔直接开始演示计算。
他之前涉猎广泛的优势体现出来了。
各种电磁学方程,他信手拈来。
“大家可以看到,如果|ψ|代表了电荷密度分布函数,那么我们可以非常简单地推导出塞曼效应和gky效应。”
“这是氢原子最典型的两种效应,它们的本质其实都和电荷密度有关。”
哗!
众人震惊不已。
薛定谔对波函数的解释,让他们有种说不出的感觉。
虽然很别扭,但好像又确实是对的。
毕竟按照对方的定义,可以完美解释塞曼效应等问题。
真实历史上,薛定谔对于波函数的解释极为复杂。
里面用到了很多电磁学方面的知识。
比如偶极矩、电流连续性方程等等。
最重要的是,他的理论非常自恰,能解释很多已有的现象。
所以,薛定谔直到死,都没有承认玻恩的概率解释。
他一直坚信自己的观点才是正确的。
海森堡一惊。
他没想到自己精心准备的问题,这么轻易就被化解了。
这时,他又反问道:
“你说粒子是由波构成,波怎么会携带电荷呢?”
薛定谔反驳道:
“有什么证据证明,只有粒子才能携带电荷吗?”
海森堡顿时哑口无言。
电荷问题,目前还是物理学界的一大谜团。
人们虽然可以利用电荷做各种各样的事情。
但是关于它的本质,没有定论。
谁也不知道小小的电子,是如何携带电荷。
海森堡感觉到了薛定谔的难缠。
这是一个极其强大的对手。
虽然他不喜欢波动力学,但是他绝不会认为对方很菜。
看来自己之前准备的一些问题,都没有必要再问了。
肯定难不倒薛定谔。
海森堡只好祭出了杀手锏。
他接着问道:
“波动力学无法推导出电子自旋,该如何解释?”
哗!
众人又是一阵惊呼。
他们没想到海森堡这么快就问出这个难题了。
看来对方是被薛定谔的实力折服了。
普通的问题,在这两位天才面前,毫无意义。
众人又看向薛定谔。
这个致命的问题,他想出答案了吗?
真实历史上,薛定谔、海森堡这批人算是牛爱麦之下,最强的几位了。所以我描写的稍微牛逼了点。
当然,他们最后还是要膜拜那道霸天绝地的身影。
(本章完)