第468章 旧量子论终结!以我布鲁斯·李之名义!宣布量子力学之到来!
李奇维提出的“电子自旋不可描述”,让在场所有人震撼不已。
不管是天才还是大佬们,都无法想象那是一种什么样的状态。
物理学发展到最后,难道终极结果是不可知?
那对于物理学家而言,有点过于残忍了。
真实历史上,电子自旋概念的提出,是量子力学的一个重要分水岭。
在它之前,称呼是【旧量子论】;
在它之后,才是真正的【量子力学】。
旧量子论之所以带一个“旧”字,是因为它依然采用经典物理学的观念,来理解量子世界。
从普朗克提出量子概念,到玻尔提出量子化轨道,再到最后四大量子数全部出现。
你会发现,这其中到处都有经典物理学的身影。
比如玻尔认为电子绕原子核的运动,是以轨道的形式,轨道就是经典物理学的概念。
电子自旋中的自旋,同样也是经典物理学的概念。
可以说,旧量子论的一切,全都是建立在经典物理学之上。
我们无法通过最基本的原理或者假设,用数学推导出电子的各种行为。
换句话说,旧量子论没有理论基础。
所以,它才会出现各种问题。
比如电子自旋的矛盾性。
等等。
以上这些问题,最终导致了量子力学的诞生。
它对于现代物理学的重要性,不亚于牛顿力学对于经典物理学的意义。
用任何语言形容它的伟大,都不足为过。
李奇维立于众人之前,脑海里闪过的正是量子力学那波澜壮阔的历史。
对于后世每一个物理学专业的学生而言,那都是令人神往的时代。
而李奇维甚至很快要亲手开辟这个黄金大世。
没有人可以理解他内心的激动。
但是现在,他却先要给泡利解释电子自旋的问题。
这个问题,可不好回答。
真实历史上,海森堡横空出世,提出了量子力学的第一个版本:矩阵力学。
通过矩阵力学,就可以直接推导出电子的前三个量子数(除去自旋)。 震惊天下!
但是矩阵力学有个缺点,就是太晦涩难懂了。
因为它用到的数学工具:矩阵,当时根本没有多少物理学家熟悉,更别提使用了。
强如泡利,都得费半个月,才能使用矩阵力学推导出氢原子的电子模型。
其他人可想而知。
然而幸运的是,海森堡提出矩阵力学没多久。
紧接着,薛定谔灵感爆发,提出了量子力学的第二个版本:波动力学(薛定谔方程)。
(薛定谔之所以能提出波动力学,是受到了德布罗意的波粒二象性的启发。)
(这是另一段精彩的故事,涉及矩阵力学和波动力学的斗争,暂时不剧透哈。)
使用波动力学,同样可以直接推导出电子具有前三个量子数。
但是对于物理学家而言,波动力学就比矩阵力学要友好太多了。
因为波的知识,可是物理学家的强项,大家都能很好地理解和计算。
所以,波动力学一出现,就力压矩阵力学,成为量子力学的主流版本。
同时也正因为此,海森堡和薛定谔就互相看不对眼了。
但经过一段时间后,大家发现,矩阵力学和波动力学,在数学上其实是等价的。
(注意!在物理上却是不等价的!)
两者都没有错,只不过是同一理论的不同侧面。
但不论是哪一个,都无法正确推导出第四量子数:电子自旋。
这时,狄拉克出手了!
他创造性地把狭义相对论和波动力学结合在一起,统一了狭义相对论和量子力学。
提出了震惊物理学界的狄拉克方程。
在这个方程中,狄拉克考虑了电子在做高速运动时的相对论效应。
通过它,就可以直接推导出电子具有自旋,且自旋量子数是1/2,同时也能推导出磁矩。
后来,就把自旋为半整数的粒子,称为费米子,比如电子等。
而自旋为整数的粒子,称为玻色子,比如光子,自旋量子数为1。
至此,电子的所有行为和属性,才有了坚实的理论基础。
这就是电子自旋推导的来龙去脉。
可以说,它贯穿了整个量子力学的发展历程。
在这个过程中,物理学家们对于量子世界的认识逐渐加深。
大家这才发现,神秘莫测的电子自旋,也只是量子力学的冰山一角而已。 还有很多不可思议的现象,它们比电子自旋更离谱。
比如:测不准原理、波函数坍缩、量子纠缠.
于是,大家不再纠结,终于接受了电子自旋的不可描述性。
既然想不出来,把它当成电子的固有性质就行了。
同时也接受了其它的量子属性。
这就是量子力学的诡异之处。
越到深处,越仿佛有一道无形的屏障,在阻碍着物理学家继续探索。
在量子世界中,很多东西,只能接受,不可理解。
别问,问就是我也不知道。
而在此刻,李奇维要想说服泡利,那只有一种办法。
“因为,以我布鲁斯·李的名义!”
“五年之内,我将证明电子自旋的正确性!”
轰!
话音刚落,全场震惊!
所有人都张大了嘴巴,满脸不可思议。
谁都没有想到,布鲁斯教授对待电子自旋这个问题,竟然如此郑重。
甚至不惜以自己的名字起誓。
这是什么样的精神!
“上帝啊,我仿佛想起了二十一年前,布鲁斯教授面对开尔文勋爵的那一幕。”
“只不过,身份调换了过来。”
“布鲁斯教授变成了开尔文勋爵,而泡利则变成了布鲁斯教授。”
“但是即便如此,布鲁斯教授的热血从未变过。”
“他对于物理的追求和热爱,简直比年轻人还要疯狂。”
“四十岁,在物理学领域正是当打之年!”
这一刻,在场的众多学生仿佛被打了鸡血一般,嗷嗷直叫。
强如布鲁斯教授,都还这么拼。
他们还有什么资格不努力。
泡利此刻的表情震撼无比。
他实在没有想到,布鲁斯教授竟然会如此看重他。
以对方的身份地位,完全不必如此。 但对方就是如此较真。
这让泡利的灵魂都在颤栗。
他觉得布鲁斯教授和他是一类人,眼中只有纯粹的物理。
他泡利不会因为布鲁斯教授是大佬,就不敢质疑。
而布鲁斯教授也不会因为泡利是菜鸟,就选择敷衍。
二人具有某种相同的品质。
那就是认真!
对待任何一个物理问题,都无比的认真。
这一刻,李奇维在泡利的心里,留下了不可磨灭的印象。
骄傲如泡利,把布鲁斯教授视为了一生尊敬的偶像。
这时,李奇维微微一笑,继续对众人说道:
“你们可不要以为,我是在拿身份压泡利。”
“我敢说出这样的话,是因为电子自旋让我看到了希望。”
哗!
众人皆是一惊!
他们立刻打起精神,聚精会神地听讲。
因为大家知道,接下来的内容绝对是重中之重。