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情怀依旧,我心如故!There is a secret garden in my heart and also a elysium! December 29 成功应聘为副研究员 经过紧张的答辩之后,成功得到了副研究员的位置,算是了结了一件事。 虽然事前知道应该没有太大问题,但是还是让我紧张了好一阵子。紧张的原因并不在实力上,而在于自己做报告的水平太差。在组里试讲了两次,彻底崩溃了,放弃的心都有了。在这方面,跟组里的老家伙们的差距不是一点两点呀。当然,很大的原因也可能是在于自己之前从内心深处不太重视吧。其实自己练几遍后,效果立刻改善了很多。通过这次答辩,发现自己做报告有啰嗦的毛病,这个要改。 去答辩之前,还以为自己能够混个最年轻的称号,结果那天发现还有比我更年轻的。82年出生,97年上大学,拿到博士学位才23岁。经历比我们这种长期在研究所呆的人要丰富,因此表现得更为成熟。汗颜... August 07 现代物理学之风雨江湖(转载)现代物理学之风雨江湖(转载)
引子 爱因斯坦可以至少拿6次诺贝尔奖金 可 为什么只在1921年拿过一次?内幕是这样的,爱因斯坦的广义相对论1919年在被英国科学家爱丁顿爵士率领一支探险队到西非海岸外的普林斯堡岛,借助日 食的机会,通过照片观测到光线扭曲现象,于是爱因斯坦才真正名声大造噪。以前爱因斯坦只在圈子里火,现在则是普通民众都知道了,舆论自然希望诺贝尔奖金尽 快颁给他,可是1918年化学奖金的得主哈珀,联合另一位某年的得主,要挟瑞典皇家科学院,说如果把奖颁给爱因斯坦,他们就退奖。这个哈珀是德国的科学 家,就是他发明的毒气,导致一战期间世界上数以万计的人死亡。他本人也是个犹太人,却跟从希特勒,攻击犹太人(爱因斯坦是犹太人,曾经一度要被德国政府暗 杀,后来跑美国去了,题外话)。此人拒绝承认狭义相对论是正确的,并且纠集上百名纳粹科学家出了本书--《百人反对相对论论文集》。爱因斯坦当时很牛的 说:相对论要是错的,一个人就能推翻了,何必这么多人。言外之意是说:我靠,你以为人多爷我就怕你啊! 瑞典皇家科学院左右为难,苦思良
久,得一妙计,大家注意1921年爱因斯坦获得奖金的理由-----关于光电效应的研究,以及在数学物理上的贡献。把这个奖颁给光电效应,但暗地里其实也
承认相对论是正确的-----数学物理上的贡献啊!这个面就大了,狭义和广义相对论,什么质能,其实是所有的贡献都包含在里面了,所以奖自然只能拿一次
了。 爱因斯坦的横空出世 1905 年,科学史上不可复制的一年。爱因斯坦1905年在瑞士伯尔尼专利局工作,因为不是特殊岗位,相貌也普通,更不是什么明星像,所以不怎么惹人注意,可就是 这一年(26岁),他接连写了5篇具有划时代意义的论文,包括现代物理学中三项伟大的成就:分子运动论、狭义相对论和光量子假说,影响了这一百年来的物理 发展。于是,今天回过头去看这一年发生的事情,我们不得不把下巴先摔地上去,一个人一年内,搞这么大的三个奇迹出来,哈哈,所以我们把1905年称为“奇 迹年”。2004年6月,联合国大会第58次会议通过决议,确立2005年为“国际物理年”。----它就是纪念小爱的这疯狂的狂飙突进的一年的,纪念相 对论诞生100周年,纪念爱因斯坦逝世50周年的。那几篇文章,贴出来供大家流口水:发表在1905年的5篇论文分别是:1、《关于光的产生和转化的一个 启发性观点》,讨论了光量子以及光电效应;2、《分子大小的新测定》,推导出计算扩散速度的数学公式;3、《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小 粒子的运动》,提供了原子确实存在的证明; 4、《论动体的电动力学》,提出时空关系新理论,被称为“狭义相对论”; 5、《物体的惯性是否决定其内能》,建立在狭义相对论基础上,表明质量和能量可互换,后来推出最著名的科学方程:E=mc2(这个 方程,大家应该都知道吧,哈哈~~),不过,小爱这个时候还是不红,或者只在很小的科学圈里面红。人人都知道“一炮而红”这个词。小爱当时蛮以为:这次爷 我一块连着放那么多炮了,应该巨红了吧。可是在那几年,结果偏偏不受到重视,尤其是狭义相对论------因为那时科学界传说只有三个人能看懂啊。后来又 过了几年,在一次会议上,普郎克这位大牛挽留小爱在德国工作,据说曾经说过这样的话:全世界只有8个人能和您讨论相对论的问题,现在他们大多都在这 里。(如今我们所说的“相对论”这个名字也是普朗克替小爱起的,反正小爱自己起的那个名字相当的老土,我也记不太清楚了)------迟迟得不到大家掌声 和赞叹。小爱见自己的科研实力迟迟得不到应该具有的superstar的待遇,自己还要在专利局加班干活,得到的报酬太少,有时还不够在情人节给小情人买 一只玫瑰的,自己也就有那么一点失望的。 量子力学,小爱和波尔纠缠多年的“恩怨情仇” 1.物理学中的量子的概念发端 于上面提到的那位德国牛人普朗克(下面这几句,可能写的稍微专业那么一点了)为了解释“紫外灾难”,即当时有关黑体辐射的两个公式在低频和高频两端出现严 重偏差的问题,那个时候彪悍的普郎克硬生生的为满足实验数据纯粹是凑出来的一个公式,普朗克单纯的为了凑数据结果凑出来一个无比重要的真理,但好比一个不 受待见的儿媳妇急着要给这个家族里的长辈们(大多数物理学家)生个儿子,好让他们高兴高兴,可没想到这个孩子那样子长的太吓人,完全不符合当时那些人的审 美标准。这个量子的概念甫一露面,就相当严重的挑战了人们的接受能力。于是普朗克也动摇了,甚至是相当的后悔太急躁,盲目的就生出了这么个孩子,很悔很害 羞。于是开始为自己辩解,说:你们别看他长的样子怪了点,可实质是一样的啊,不过是胳膊和腿啊啥的多了几条而已,手术一下就恢复正常了。于是普朗克开始把 他的娃带去手术,结果使用了N种方案,效果都相当的不满意,整形宣告失败。在众人一筹莫展之际,小爱自己则专心在专利局的办公桌前猫着,偷偷拿着普朗克那 孩子的X光片,仔细观察。碰到领导来视察了就赶紧用工作上的红头文件之类的东西把X光片覆盖上,领导转身一走,则继续看片子。小爱发现这个孩子何止外形不 正常,本质也与众不同的一塌糊涂,简直就是火星来的。小爱很大胆的接受了这个事实,而不是妄图去找合理的借口-------这是小爱强过别人的地方,小爱 举一反三,把这个观点应用到许久都没人解决的光电效应的实验上,靠,问题迎刃而解!于是量子的这个观点逐渐得到大家的公认了,普朗克也才发现自己原来生了 个珍贵无比的宝贝出来。此为前传,有些不太准确的说,普朗克是后来基由这个量子概念而发展起来的量子力学的祖父,而小爱则为量子力学的教父,至于量子力学 的亲生父亲---玻尔,马上也将露面了,并且和小爱有一场大战~~ 2.先补充一下:普朗克是1900年提出量子概念的,1905年小爱 进一步发展和肯定了这一观点,成功解决来光电效应,玻尔的岁数稍微年轻一点,胆子也就相对的更加大,我们知道年轻人一贯都是相当张狂的。当时他一直在用量 子化的观点思考关于原子光谱的问题,而且观点是相当的激进。1913年的时候,玻尔看到了另外一个可以有力的支撑他理论构想的巴耳末公式(原子辐射方面的 公式),立刻脑袋开窍,小家伙一年之内,写了三篇超长的论文出来了。当时杂志社的编辑看到这几篇关于氢原子结构理论假设的论文都傻眼了:您能不能把它缩减 一些,这么长我们不好登。玻尔很张狂:不行,一个字都少不了。这个理论成功的解释了氢原子光谱方面的问题,虽然不是很完善,其实是相当的不完善,但这个解 决问题所体现出来的思想是相当的大胆创新的,于是玻尔也在一定程度上成为和小爱齐名的物理学家了。 后来各种验证玻尔理论的实验在世界范 围内很快如火如荼的展开了----光谱分析,夫兰克-赫兹等一些实验。小爱后来也评价说:玻尔在这个问题上的表现只能用太牛B来形容了!玻尔和小爱的关系 是相当的不错,总的来说两人纯洁的友谊是相当让人钦佩的,见个面估计都勾肩搭背那样的铁,但两人背地里也有那么一点较劲的意思,谁也不服谁。玻尔搞出个名 堂之后,人气飙升,自己回哥本哈根成立了个物理研究所。因为玻尔属于当时的新新人类的代言人,于是很自然的网罗了一大批相当有才华有理想的年轻人。这拨人 里面的诺贝尔奖金获得者无数啊,单举几个吧:玻恩、海森堡、泡利,以及狄拉克等等受到很大影响的外地户籍的同学。他们是天才中的天才,还很年轻的时候就已 经是一代宗师了,这个故事他们也都有份的。 3.玻尔和他身边的那些牛人们以最快的速度建立了量子力学的宏伟大厦。例如,1925年海森 堡、波恩、约当等人建立起矩阵力学。1926年薛定谔连续发表了4篇文章,完成了波动力学的基本工作。1927年,海森堡提出测不准关系(更严密的称呼应 该叫不确定关系),几乎同时,玻尔提出了互补原理。1928年狄拉克发展出相对论量子力学。先简单的介绍一下海森堡的测不准关系,也就是你无法同时确定粒 子坐标位置和对应的动量------这个关系就叫不确定关系。你越精确的测出粒子的位置,此时越不能准确测出粒子的动量,反之亦然----这不是提高实验 仪器精度所能够解决的,而是理论上预示的,你无论如何都不能同时得出它们精确的量。最粗浅的说,整个量子力学这门学科,都和这个关系有莫大的联系。在量子 力学诞生以前,物理学的规律完全遵循因果定律:你严格的给出前提条件,我就能对应的得出惟一的与之对应的结果。譬如,路上的一辆车每秒行驶5米,问三秒内 它行驶了几米?我们很快就给出正确的答案:15米,而量子力学则不行,很有意思的是,它只能说,出现哪种结果的可能性更大。量子力学的基本规律是统计规 律。尤其是以玻尔为首的哥本哈根学派(就是围绕在玻尔身边那些牛人们组成的学派)更加激进:大自然的一切规律都是统计性的,你们经典物理那种严格的有一得 一的结论其实也是概率性的,只不过在那种情况下,概率接近100%罢了。再说那辆汽车,按照量子力学的观点解释----这么说只是刻意去说明量子力学和经 典物理对事物认识的不同----那辆汽车三秒的时间只是可能行驶了15米,真实行驶了多少米还有其他无数种可能,只是其它的可能性都为极小而已。很多人接 受不了这个观点,爱因斯坦是其中一个,他和玻尔在这些基本问题上有原则性的不一致,换句话说,也就是咱俩的矛盾不可调和,没有折中的和解余地,于是以两人 为代表的大论战开始了。 小爱对玻尔说:孩子,你这次是不是神经了,这么看待世界是错误的。玻尔:大哥,看来你真的老了,看问题跟不上时 代了啊。咱们也就差6岁,代沟咋就这么大呢。鉴于小爱和玻尔以及玻尔身边那些宗师级人物的影响力,当时超过90%的物理学家都卷入了这场持续了到小爱逝世 才平息下来的世纪之战 4.经过上面的介绍大家其实应该能够明白小爱是量子论的重要创建人,是量子力学逻辑上的教父,但他不能够接受量子力学的基本观点。这种关系有点和普朗克自己不相信自己提出的能量量子化的观点有些类似。 补充一下能量量子化的观点:所谓“能量量子化”是指电磁辐射的能量只能按照单位量(即普朗克常量乘以光的频率---现在已经非常精确的测出了普朗克常量的大小了)的N整数倍去传递,而不能没有间隔的连续传递。 海 森堡作为主要的创建人在思考量子力学的时候,他试图去建立一个新的理论,只用频率,强度等可观测的量来构建理论基础。他的这一思考问题的观念和小爱在创立 狭义相对论时分析“时间”和“空间”的观点是相同的。吴大猷(著名物理学家。李振道,杨振宁,黄昆等牛人在西南联大时都是他的学生)著的《量子力学》书里 讲了一个趣事:海森堡一次和小爱争论量子力学的理论是否正确的时候,以子之矛,攻子之盾,说:老大,量子力学和您的相对论是用同样的观念得来的!意思是 说:您要说我们是错的,那您得先承认自己也错了。这招不可谓不强大,海森堡也是相当得意。可没想到小爱竟然很牛的轻松回答道:人总有错的时候嘛。估计当时 海森堡一定是晕倒:这爱因斯坦做人也太不厚道了.. 5.小爱开始和玻尔大战,小爱比较坏,经常找机会去出些难题给玻尔回答,问题千奇百 怪,相当刁钻,小爱企图在理论上指出量子力学内部体系是不自洽的,有矛盾的地方。小爱:玻尔啊,你们那一套是建立在错误的基础上的,赶紧把你们哥本哈根这 个帮派给解散了吧。在社会上影响也不好,你们散伙了,想点别的出路嘛。玻尔也相当了得:来,有本事你尽管把你的损招都使出来!今天儿个你不把我忽悠迷糊 了,你不准走! 在争论初期的时候,小爱的难题每次刚一出来,玻尔就很快的能用现有的量子理论合理的解释出来。小爱是相当的狼狈,可他不 知道啊,玻尔这孩子也不厚道,每次一接了考题就赶紧回家,打几个电话把海森堡、泡利等牛人叫过来,然后把门一关,一起背地里琢磨。后来有一次,小爱被逼的 没有退路了,很BH的吼了一句名言;上帝是不会掷骰子的!-----这句话的意思不是说上帝是个大好青年从来不赌博,而是说上帝从来不玩儿没谱的事情,这 个世界的一切现象都是确定的。也不知道上帝什么时候告诉的小爱它不掷骰子。 6.先不说真理掌握在哪一方的手里,但真理总是越辩越明的。
单就人数上讲,在最初,小爱几乎是孤身一人挑起这场争论,挑战江湖第一大帮派哥本哈根学派。以小爱和哥本哈根学派为中心的物理史上最为知名的混战在
1930年达到了高潮,并且标志了争论第一阶段的结束,进入第二阶段。这个高潮的标志就是,玻尔彻底击败了爱因斯坦,迫使小爱改变立场,承认量子力学是一
门正确的理论。但小爱咽不下这口气,改变了斗争方向从指责量子力学是错误的,转变为试图说明当时的量子力学的理论是不完备的或者叫做不自洽的。小爱:承认
你们的出发点是对的,但你们的理论还不完善。爱因斯坦坚持认为这个世界是不能用统计规律来解释的,量子力学只是还没有发展完备,现有的用统计规律的眼光看
世界只是暂时性的,迫不得已的。顺便提一下:统计性的概念其实就是小爱在1917年自己最先引入的,用来解释光辐射问题的。来简单说一下1930年的高潮
部分。那年的索尔维会议上,小爱用天才的脑瓜想出了著名的“光子箱理想实验”-----小爱其实早些时候就想出来了,故意到会议上突然抛出来,想杀玻尔个
措手不及。 7.论战进行到第二阶段的时候,参与的双方人数上发生了很大的 变化。注意,是双方人数上发生了很大的变化。因为这个时候争论的焦点不是这个理论是否是错误的,而是量子力学在现有阶段是否是错误的,或者是用根本哈格学 派的哲学观点看待世界是否是错误的。一直就对哥本哈根学派有很大抱怨的薛定谔,以及狄拉克等人都成功上演了物理史上完美的“无间道”,转而支持小爱的观 点:量子力学现在还不完善,用统计的眼光看世界只是因为量子力学理论发展还有不完善,将来发展完善了,量子力学就不会是统计性的理论了。玻尔看见自己两个 最得力的小兄弟跑去帮助爱因斯坦,大为郁闷:兄弟啊,你们当时可都是和我一起创立哥本哈根学派的元老啊。在这个多事之秋,强敌环伺的当口,你们走了,我们 这帮派前途就不太妙了啊。讲点义气吧。薛定谔和狄拉克:我们决定走了,受不了你老是把自己的思想强加于我们的日常研究。我们要自由!要freedom! do you understand? 说明一下:在玻尔身边工作过的科学家都说玻尔的压迫感太强,你和他在一起研究时,自己的脑袋仿佛是一张白纸,没有思想。只像个机器人一样,按照玻尔的指令 工作,执行的是玻尔的意志------虽然指出了玻尔的家长作风不好,但也在一方面表面了玻尔人格魅力太强大,你不够强就会被他控制。就在玻尔大呼家门不 幸的时候,一直窝在墙角沉默的海森堡站了起来,现实中他也的确就是个寡言的人,走到玻尔身边,说:老大,我刚才蹲在那里想了很久。您是对的。我愿意继续追 随在您的左右,扬我帮威,唯您马首是瞻。玻尔大喜:好,我升你为副帮主!如果爱因斯坦等人来挑衅,而恰遇我不在帮中,你全权代理我处理事物,统领我帮子弟 打他个后半生残疾! 题外篇:1900年.关于普朗克的量子论的由来。物理学本身是不断去探究和认识自然界更深层次规律的学科。可以这么 说,物理学家都是一群好奇心极重的孩子,喜欢去窥探未知的世界。在19世纪末期,由于当时外在客观条件已经孕育成熟,再加上事件具体到某个人身上发生的偶 然性,一位叫卢梅尔的德国实验物理学家做了一著名的试验------关于“黑体辐射”,所谓“辐射”,我们知道物体的温度很高时,就会向周围的空间散发出 热量,这种热量的传递是通过电磁波作为载体传播的。当时的理论没有办法解释清楚这个物体所辐射能量和电磁波波长之间的关系。物理学家们一贯都是被人崇拜的 主,自尊心那叫一个强,如今见有个问题竟然难住了他们,有些难堪,于是群起研究这个问题。其中有个叫维恩的牛人利用当时的理论体系搞出了一个公式来说明这 个问题,在某一方面符合的很好。这个公式后来我们叫它为维恩位移定律------此人也因为这个贡献拿了1911年的诺贝尔奖金。后来瑞利又搞出了另外的 一个公式,这个公式在辐射问题的另一个方面来考察的话,符合的也是不错的。1899年10月7号,实验物理学家鲁斯本夫妇拜访普朗克,谈话中提到了瑞利的 公式,并说其在某一方面和试验吻合的很好。普朗克看出了点名堂,把两个公式拿在眼前,心想这两个公式都只对了一半,哪么把他们合起来,也许真理就有了。老 普动了这个心思,的确有开窍的感觉,所谓“顿悟”也。普朗克那叫一个开心,似乎都能隐约看到幸运女神在云端向自己抛媚眼了。他想过去和女神亲热亲热,可惜 女神在一时还碰不着,于是就一边蹲在地面上急的抓耳挠腮,脑瓜高速运转拼了老命的想答案,一边对女神大叫:莫走啊,我快想好了,快好了!不得不说,普朗克 想的的确快------当天就想出了后来非常著名的普朗克辐射公式!普朗克赶紧把这个公式交给鲁斯本,鲁斯本拿着这个公式和自己做实验得出的数据比较了一 下,发现完全吻合,然后激动的说八个字:发了!这次你发大了!朗克愣了半晌才回过神来,用力的拍了拍鲁斯本的肩膀,说:放心,你那一份我少不了你的 !-----这句话把鲁斯本感动的老泪纵横。普朗克知道自己的这个公式只是凑出来的,完全没有理论依据,于是再次回家苦思怎样才能找出合理的理论解释。老 普像暴发户似的突然搞了这么大的动静出来,自己一时也被吓住了,于是激动啊,在家里怀揣着这个宝贝在被窝里觉都睡不着了。因为有了正确的公式了,那么向答 案上“套”一个理论是比较容易。就好比给我们一个物理题,而且把答案一并的告诉了我们,我们反推出解题过程是比较容易的。普朗克就仔细的分析这个公式里各 个量取什么条件才合适,才能成立。分析来分析去,他发现只有把能量取分立的值(能量量子化)才能让公式成立。这个能量量子化的观点一公开,说它给世人是石 破天惊的震撼一点也不为过,没人相信能量的传递不是连续,而是跳跃的。可怜的普朗克被大家嘲笑:老普,您岁数也不是太大吧,怎么这么早就痴呆了呢。普朗克 后来也觉得自己这次玩的太离谱了,于是害羞,于是后悔,自己也不认这个观点了:你们别当真啊,我在逗你们玩呢,嘿嘿... 8.上个世纪20年代是物理学新思想和理论的井喷年代,而量子力学是最最主要的研究方向,集中了当时世界上几乎所有的最顶级的大脑在这块研究。所以在这个研究方向,在相当短的时间内爆发出了几位超级新星一样的人物,闪耀在物理学历史的天空,分外耀眼。 除 了上面提到的海森堡、泡利、狄拉克、薛定谔等人外,在这里介绍两位超一流级别的物理学家:德布罗意和波恩。现来说道说道德布罗意这个人。此人也是个物理史 上的传奇人物,早先在年轻的时候他是学理论物理的。很有意思,他的一个哥哥同样是一名物理工作者,是一位实验物理学家。德布罗意后来因为家族的利益需要和 受到家族文化的影响-----他的家族是在法国史比较有威望的贵族,他祖父最牛的职位是法国总理和外交部长,被雷到了吧,哈哈-----改学历史了,并且 拿到了历史专业的学位。他后来为什么又改回物理了呢?据说,他有一次在考历史的时候,一道论述题被老师给红叉了。他不服气找老师理论,说:老师,我这答案 对着呢,怎么就给我判错了呢?哪错了?您老要是近视度数加深了,就给我说一声嘛,学生给您配一副新的眼镜去,我家有钱。老师说了:别以为我没戴眼睛,现在 流行隐形的啦,不懂了吧?小伙跟不上潮流啊,你这么落伍将来怎么追小姑娘啊。实话和你说吧,这道题目答案不只一种,要答N个,所以你错了。恭喜哦!德布罗 意傻了,跑回家去生闷气。 他是越想越生气,后果自然也就相当的严重,心道:还是物理有意思,答案是唯一的,比较单纯,老子不玩历史了, 还是继续学物理去吧。在犹豫着呢,他哥哥从外面风尘仆仆的跑回来了,吞了杯茶,然后搬了张椅子在德布罗意身边坐下,对他发感慨,道:不得了啊,现在江湖太 TMD的混乱了啊。德布罗意忙问发生什么事情了。他哥哥回答道:现在江湖黑道上各种新式武器层出不穷,特别是有个叫爱因斯坦的家伙老猛了,玩出了狭义和广 义相对论两大核武器,顺带手还配合着一个叫普朗克的老大玩出来一个和量子概念有关的猛家伙!而且最让人担心的是,这个猛家伙威力到底有多大,现在还没人知 道呢。然后添油加醋的对德布罗意讲了许多当今江湖的血雨腥风,好不骇人!这一下,一直有英雄崇拜情节的德布罗意被哥哥的描述地深深吸引住了。他在脑海里想 象着爱因斯坦白马长枪纵横江湖,孤身一人在百万军中取上将首级如探囊取物的英勇模样,崇拜的一塌糊涂,向往的一塌糊涂,口水不经意的就流了一地,然后下定 了决心:咱学物理去,跟着爱帮主好好混,保不准,将来也能成为江湖一霸呢!-----他后来果然成为一霸,这是后话,将来再表。他哥哥见德布罗意两眼无 神,口吐白沫,惊慌道:老弟,你怎么了?德布罗意摆了摆手,道:我决定了!然后从马桶上站了起来,向着屋外的夕阳走去,步履坚定而沉稳!只留下他哥哥在身 后郁闷的嘀咕:你决定啥了么?这娃是不是病了,我得赶紧去叫医生来看看。琐碎事情忽略,医生到底叫来了没有我们不管。只说,随后,德布罗意考上巴黎大学读 博士去了,方向,的确就是物理! 9 爱因斯坦在1905年划时代的提出光量子假说,完美的解决了困扰科学界多年的光电效应问题后,他在这个领域继续深入研究。更多的应该归功于他极致的想象 力,在1917年的时候他自己一个人又鼓捣出一个形式上非常简单的等式,并且利用这个等式在理论上夸张的指出:光子不仅具有能量,而且具有动量。把光子的 粒子性和波动性这两个不会在同时表现出来的根本特性通过简单的等式联系了起来,说明了光不简单的是一种波或者一种粒子,而是两者的混合体! 这个理论成功的终结了物理史上从牛顿时代就开始的,关于光是粒子还是波的口水战----------这也是物理史上著名的大论战,牛顿和惠更斯两位是发起人,各自帮派的老大。各个时代众多的科学家都因为观点不同而群殴,互有胜负,而且一直持续了几百年。 我们放弃去在脑海中想象这种波和粒子两者的混合体到底是什么样子的吧。因为在生活中绝不会接触到类似的例子,从来没有体验过,所以我们永远想不出那幅既是粒子又是波的画面,只能在公式上极其抽象的来认识它。 小
爱害羞的把这个成果公开,结果再次的严重挑战了世人原先固有的对这个世界的认识。众人震惊,集体无语。单说爱因斯坦1917年的这个成就,也许别的超一流
的科学家有足够的智商比他先发现这一点,但是他们却没有。为什么呢?问题的关键就在这里,爱因斯坦最伟大的地方,在于他敢于突破禁锢,在于他的思想不受任
何实在的束缚,在于他没有极限的想象力。应该记住他说过的一句名言:想象力比知识更重要!一个一流的物理学家被别人夸智商高,不会太得意,毕竟在这个领域
混出名堂来的谁不是天才中的天才呢?但他要是被别人评价:这个人太具有想象力了!那么他一定会把嘴笑歪了。当然,他也可能表面上平静,而在内心狂喜
----顺便提一下:华裔著名科学家李政道被物理学界推崇为“继爱因斯坦之后最具有想象力的物理学家”。 10 许多物理学家对于爱因斯坦在1917年提出的这个波粒二象性观念发表看法,表示他们感情上一时还接受不了,需要时间来慢慢消化这一观点。而在这个时候,厌 倦历史重新杀回江湖的德布罗意则坚信爱因斯坦的这个观点是正确的,拥护这一看法。德布罗意在街上为这个观点裸奔,希图吸引大家注意。小爱刚好路过,关心的 问:这位同学,你是不是神经了?德布罗意见爱斯斯坦来了,激动啊:老大...。小爱打断了他的话:谁是你老大?德布罗意一头的汗:...# ¥¥……%&。小爱:年轻人,你有什么事情就说吧...德布罗意:我没什么事情要说...- -!那你为什么要和我说话?奇怪呢。小爱一边说着,一边表情困惑的含着烟斗走了。德布罗意当场石化。 德布罗意大胆接受了爱因斯坦的观
点,并且把它发展到世间万物上去:不仅仅是光子,实物粒子也有波动性-------物质的波粒二象性。1923年9~10月间,德布罗意RP爆发,连续在
《法国科学院通报》上发表三篇文章:《辐射──波和量子》、《光学──光量子、衍射和干涉》、《物理学──量子、气体动理论及费马原理》。当时根本没有实
验数据来支撑’物质波’这一假设,但德布罗意非常自恋,觉得自己能这样发散的思考问题实在是太了不起了,创造性十足,于是很得意的把这个观点写在了博士学
位论文里了。在论文里他把自己这一思想作了系统阐述,提出了德布罗意波(相波)理论。 11 论文很快送到爱因斯坦手里,小爱一边看一边赞叹:了不起,后生可谓。小爱仔细翻阅论文,充分赞同了德布罗意的物质波理论-------它是未证实的,甚至 是如此的突如其来,完全没有给物理学家必要的情绪和理论铺垫,所以不是从理论上来肯定,而是从哲学认知世界的高度来看待这个理论的。爱因斯坦终其一生都在 追求物质世界的统一理论,以及欣赏物理学中的对称性,德布罗意的这个理论非常对他的胃口!爱因斯坦有些激动的评论道:这对于揭示我们物理学中最难以捉摸的 谜,开始露出了一线微弱的光芒!德布罗意一听这话,得意啊,心说:这次我拍老大的马屁是拍对地方了。老大那么有势力,以后咱好处肯定不少,日子好过了~~ 哈哈~ 答辩委员会的人也都是江湖上的枭雄啊,佩兰和朗之万这些人,他们的独立思考能力是相当强的,在他们心里,其实还是没有认可德布罗 意的这个理论,但爱帮主发话说:好!,他们也只能跟着说:好!好!-----鼓掌~~就这样,德布罗意拿到了博士学位证。其实,德布罗意的导师朗之万是非 常愿意让自己爱徒毕业的,虽然他还是很怀疑这个理论是正确的,但着实惊叹于德布罗意在试图解决这个问题时,所展现出来的睿智和想象力!爱因斯坦对这个理论 非常有兴趣,因为它发展了自己早先提出的波粒二象性观点,两者在哲学思想上是一脉相承的。爱因斯坦也敏锐的觉察出这个理论具有的重大意义,他把这篇论文力 荐给其他当时已成名的物理学家---如洛伦兹和波恩看。小爱给波恩写信,说:您一定要读它,虽然看起来有些荒唐,但很可能有道理。波恩诺诺,后来回信给小 爱:老大,我头悬梁、锥刺股般严肃和认真的读了您推荐的文章,并且觉得自己有点明白了德布罗意这孩子在搞鼓什么名堂!(赶紧鼓励鼓励我哈~~~)这个理论 后来的对物理学的发展贡献是如此之大,量子力学由此源发. 12 前面已经说了,这篇论文通篇都是建立在假设基础上的,没有任何的理论支持。在1924年着手写论文的时候,因为前一年他的物质波思想已经提出,他的哥哥也 了解到了自己的弟弟有这么一套奇怪的理论,于是也很关心这篇论文的进展。德布罗意的哥哥最先翻了翻论文,提出了建议:老弟啊,你最好要做个能支撑你结论的 实验,这样才有说服力。你这个论文看着容易让人飘在空中,不实在,太能吹了。另外,分量也不足,你去门口那家打印店加个封皮才有三页厚。德布罗意表示了不 同意见,道:在这短短的论文里,我整个人的思想已经完美体现出来了。这个假设就是错了,凭着我这独特的观点、才华横溢的表达,佩兰和洛伦兹那帮前辈也得让 我出师了。他哥哥无语,心道:这孩子也太自恋了。德布罗意见身边没人,把脑袋凑过来小声道:嘿嘿,这没外人,就实话和你说吧。这个实验虽然我思路有了,但 做不出来! 我不像你是个实验物理学家,动手能力特别强。我折个纸飞机都不会,小时候,不都是你帮我折的么,你忘了?~~他哥哥眯起眼睛,恍惚的就想起了童年时光。那 时,自己带着弟弟在学校里称王称霸,经常向低年级同学收取保护费买糖葫芦吃,都数不清楚被那些受到自己欺负的同学的家长到学校找了多少回了。他哥哥乐了, 道:哈哈,的确,何况你是学历史出身的,这个实验做起来很麻烦,那你去找我同事道维里叶帮忙吧,那哥们很仗义的。德布罗意点头:好的!这事另外再说,咱俩 今晚泡吧去,听说刚开的一家酒吧小姐贼靓呢~两人意味深长的笑了。德布罗意后来的确去找他哥哥的那位同事帮忙了。此人也一口就答应下来:小CASE!不过 后来此人又忙别的事情忘了这茬了------错过了获得诺贝尔奖金的机会了~~ 在论文答辩的时候,佩兰果然发问:怎么做实验来证明你是 对的?德布罗意当时就把实验思路口头的表达出来了。后来在1927年,美国物理学家戴维孙和英国物理学家汤姆孙分别独立的按照德布罗意提出的那种实验思路 做了实验,成功的证明德布罗意的假设是正确的,物质波是存在的。此二人因为这两个实验分享1937年诺贝尔奖金。估计德布罗意他哥的那位同事一定是后悔死 了:曾经有一个拿诺贝尔奖的机会摆在我的面前,而我却没有好好的去珍惜。如果上天再给我一个机会去获取的话,我希望对德布罗意说三个字,爷帮你!德布罗意 在论文里写了一个著名的德布罗意关系式,此公式和爱因斯坦著名的质能守恒方程---E=mc2,同为近代物理最为重要的两个关系式。而德布罗意关系式和爱因斯坦在1917年提出的那个光子波粒二象性的关系式,它们被大家称为:爱因斯坦-德布罗意关系———整个量子力学就源自于这个关系! 13 爱因斯坦高度评价了德布罗意的工作,认为它揭开了自然界巨大面罩的一角。爱因斯坦没有说错,因为德布罗意“物质波”思想的提出直接导致了量子力学的建立。 奥地利物理学家薛定谔在1926年就在这个假设-----注意,当时“物质波”还没被证实,只是假设的基础上提出了薛定谔方程,建立了量子力学的波动力学 版。其实整个量子力学都是建立在几个假设基础上的。而早几个月前,在1925年波恩和海森堡以及约当等人联手提出了量子力学的第一个版本----矩阵力学 版。很快的,1926年3月薛定谔再次天才的证明量子力学的波动力学版和矩阵力学版是完全等价的。薛定谔是个大大的牛人,早年拿到博士学位后在大学里专心 研究问题,很乖的。后来一次世界大战爆发,他去参军。老天开眼,没把这个天才送去真正的战场上,否则当年他要是万一在战场被流弹击中牺牲,物理学界的损失 就大了。子弹这东西到处乱飞,出了枪膛就没理智了。它不会飞到薛定谔面前,就停下了,给他打招呼:哟!您是天才薛定谔啊!您不认识我吧,可我认识您呐!我 不害您,我去找个低智商的伤害去。哦,走前给咱签个名吧。然后敬个礼,拐个弯飞别处去。 薛定谔被分配到一个离火线很远的地方驻守,那地 方除了一班兄弟外连个兔子都见不着。估计小薛同志都没见过敌军的子弹长什么样子呢。薛定谔很乐很安全,刚好有空闲思考理论物理那方面的事情,于是整天窝在 战壕里看书。战友A见他沉默寡言,是个不喜欢说话的乖孩子,又因为自己在这个偏远的地方没什么人侃大山,憋的也厉害,于是就特别喜欢在小薛面前吹牛。薛定 谔很烦他,但是一直在忍着。小薛知道要团结同志,这矛盾属于人民群众间的内部矛盾。而咱在这里说句实在话,最主要的原因是,小薛知道自己干架未必能干过 他。某天,天文地理、古今西外,高尚的、低俗的话题谈了一圈后战友A点了枝烟,悠然的问道:你知道物理学么?薛定谔:...战友A:哎,你整天看的啥书 啊,物理可是门高尚的学科。你们这些人不懂的。薛定谔默不作声,用手把脚弯到自己的面前,低头数军袜上磨出了几个洞了,战友A见薛定谔一直不说话,有些小 得意:你知道现在谁最牛么?薛定谔突然爆发:肯定不是爱因斯坦,因为你们这帮SB还不知道相对论,不知道量子化,不知道玻尔原子模型,不知道#¥%% %……%……*&&(....战友A傻了。片刻之后,战壕外面,班长正在撒尿,突然见A哭着跑了过来:报告班长!薛定谔他欺负我! 14 战后薛定谔回到研究所工作,不过在大约在1921转到了苏黎世大学,继续从事科研工作,直到1927年。薛定谔的传奇就诞生在这个地方。顺便提及一下,爱 因斯坦也曾在这个学校教过书。爱因斯坦在1909年离开专利局来这个学校当副教授,不过他在1911年就跑到布拉格德语大学当教授去了。布拉格德语大学劝 小爱说:爱因斯坦,你来我们这里。小爱其实一直不满意当个副的教授了,早准备找个待遇高的学校跳槽了。小爱此时好比厌倦了现任男朋友的姑娘,刚准备要分 手,就见有帅哥来主动搭讪,内心狂喜啊,表面上却故作冷淡道:先给人家个理由吗。布拉格德语大学:我们让你当教授,小爱立马愣在当场,片刻之后回过神来, 一把用力的拉着人家的胳膊说:走走走!咱们赶紧去签合同! 话说薛定谔和爱因斯坦的私人关系非常的好,经常通信讨论问题,爱因斯坦可以说 是薛定谔在科学领域的一位重要的引导者。赞小爱的长者风范~~:)爱因斯坦在1924年发表了一篇名为<<单原子理想气体的量子理 论>>,提出了玻色-爱因斯坦统计法。彼时正在相关领域从事研究的薛定谔看了后,觉得论文的尺度超出了自己能接受的范围,开始给爱因斯坦写信 问询了解和质疑这篇论文。两人在这个阶段通了不少封信。小薛年轻,说话很直接,他在其中的一封信里说:根据我自己推导出的结论看出您的计算过程是错误的. 爱因斯坦心说现在的小青年不比我们当年那么纯情害羞啊,真是彪悍,然后很认真的写了回信,在信里仔细的讲解和分析了自己的计算方法,说自己是没有错的,只 是和你用不同的方法而已。薛定谔非常倔强,拒绝接受,小爱本来在等他的进一步答复好继续讨论,他耍脾气硬是不给爱因斯坦回信了。 15 1925年2月28日写了那封信后,爱因斯坦就急切的等着薛定谔给他回信,以便继续深入探讨这个问题。哪知薛定谔因为不能接受他的解释,所以故意不回这封 信,玩神秘,消失了。小爱成天坐在办公桌前刷邮箱,结果整整刷了一个月,除了N多封垃圾邮件外,没刷出薛定谔写的回信。小爱自己不明白发生了什么事情,很 着急,心说,这不好好的么,这孩子怎么突然不理我了。他感到非常焦虑,后来发展到夜里开始失眠。非常想询问薛定谔那边的状况,但他顾虑到自己江湖大佬的地 位,又拉不下脸去主动联系薛定谔这位后辈,心里那个郁闷啊~~后来小爱无法克制住自己时时思念薛定谔的冲动(汗~!),有几次差点忍不住给小薛写信了。他 害怕控制不住自己,心里有了计较,把管家叫过来,说:你以后看到我要写信了,就赶紧用绳子把我捆起来!管家诺诺。小爱此时给自己定了个期限:半年,再等半 年,如果那时还不见回信,我就不矜持了,主动给薛定谔写信询问。而在此期间,薛定谔也没有闲着。在7月份完成的一篇论文《理想气体统计熵定义的评述》里, 他说,如果承认爱因斯坦在那篇文章里的前提假设,那么由此推出的结论绝对是正确的。但,我不能接受他的假设。到了9月28日那天,小爱掐指一算,已经到了 半年之期了,于是搬来椅子坐在桌前给薛定谔写信。爱因斯坦在信里肯定了薛定谔对自己的批评。小爱在写信的时候觉得似乎有人在自己身边转悠,身上也有些不舒 服,但由于精神高度集中在写信上,所以也没在意。当他写完信起来准备喝口茶的时候,发现自己无论如何也站不起来了,低头环顾,发现自己已经被绳子结结实实 的捆在椅子上了。小爱很恼火的看了一眼身边的管家,然后大吼一声:滚!管家一溜烟的闪了。于是小爱一个人在椅子上度过了非常难熬的一夜。 16 薛定谔收到爱因斯坦这份主动写来的信,正在思考如何回复的时候,在十月份,他拿到了爱因斯坦推荐他好好去看的德布罗意的博士论文。薛定谔仔细阅读了德布罗 意的论文,很快的领悟出德布罗意提出的物质波思想的重大意义,并且看出爱因斯坦在那篇论文里的理论是正确的。他在11月3号怀着激动的心情给爱因斯坦写了 封回信,根据广为引用的一段原话,我们可以看出薛定谔对量子方面的认识有了巨大的进步:“几天前,我怀着极大的兴趣拜读了德布罗意的独创性论文,并且终于 掌握了它。有了这篇论文,我就第一次清楚理解了您的论文中第八节的内容。”信里,薛定谔表示自己对德布罗意的做出的工作印象深刻:德布罗意能从一个巨大理 论的框架上全面地思考问题,这一点确实比我高明,那是我过去所不知道的。但小薛心高气傲,在赞同佩服的前提下,也有些小小的不服气:“按我个人的意见,德 布罗意在数学技巧上的处理和我过去的工作也差不多,只是稍为正规些,却并不那么优美,更没有从普遍性上加以说明。”------瞧这话说的-_-! 后 来薛定谔创立波动力学也起源于此,除了对真理执着的追求外,兼有那么点天才间存在的潜在的竞争意识作用:大家都是出来混的,没人愿意服谁。何况薛定谔本身 就是个彪悍的主,而且通过前三四年的努力,出了不少论文,在江湖中已经有了地盘。爱因斯坦收到他的回信后,笑了,自言自语道:我牛B的预感到,江湖上又要 有大事件发生了。不得不说,小爱的预感很准。很快的,一个多月后薛定谔就写了篇文章,文章中立场鲜明的表示自己坚决拥护爱因斯坦和德布罗意的波动理论,并 且说:我要特别的感谢德布罗意,通过他的杰出的论文,对量子化问题方面我才有了深入的思考。很快的,薛定谔开始爆发,战斗力飙升,在短短半年的时间,同题 目的四篇论文,一步两步三步四步,完成了波动力学。这些故事中还包含了薛定谔和以玻尔为代表的哥本哈根学派的仇怨。 薛定谔虽然为量子力 学的创建人之一,但在最开始,他的理念上是站在哥本哈根对立面上的。只是在后来,在一定程度上无奈的接受了哥本哈根学派的观点,短暂的成为哥本哈根这一江 湖大帮的编外人员。但随后还是坚定的站在了爱因斯坦一边,对量子力学进行了批判。大家发现了吧?玻尔简直就是个吵架王么!在爱因斯坦和他论战之前,薛定谔 倒是先和他大战了一回。 17 薛定谔所在的苏黎世大学和苏黎工业大学的教职工定期举办学术交流会,或者叫讲座班吧。这个会议相关人员都得出席,因为经常点名,和年终奖金挂钩在一起,众 人虽有抱怨但不敢缺勤。和薛定谔同校的牛人德拜是会议的负责人,而德拜和薛定谔的私交是很好的。德拜一直以来都对会议上普遍的嗑瓜子、闲聊和睡觉现象非常 头疼。于是德拜偷偷去找薛定谔帮忙,和其商议怎样才能提高会议的人气。薛定谔思索了一会说,那咱们得找点有趣的刺激的话题。德拜:你有什么好的话题?薛定 谔自信的回答:有!然后凑到德拜的耳边说如此这般就行。德拜大喜:哥们这次全靠你了!薛定谔:没问题,小事啊。完了你请我和夫人去你们家吃顿饭就行了。记 着多准备些菜,我夫人她胃口大。随后的某次交流会上,众人昏昏欲睡,突然德拜大吼一声,说:各位清醒一下,下面我请薛定谔来给大家讲讲德布罗意波!!本来 大家都在打瞌睡,一听要讲德布罗意波,来精神了,会场一阵混乱后安静了下来。要知道德布罗意当时因为发展了爱因斯坦的波粒二象性思想,拍对了这位江湖大佬 的马屁,很受小爱赏识,迅速成为小爱身边的大红人。小爱也利用自己在江湖中无与伦比的影响力,将其介绍给各位成名人物,促使他很快上位。江湖中的众多同学 都极其羡慕德布罗意如此幸运,想了解他给小爱戴了什么样的高帽,自己也好学习学习。所以会议上的众人都严重期待。薛定谔大步走到讲台,开始讲了起来。薛定 谔在讲台上大讲德布罗意如何将粒子和波联系起来,并且可以由此证明玻尔早先的量子化条件是正确的。众人听的云天雾地,楞是不明白。事后甚至有与会者编了个 顺口溜来说薛定谔如何自我投入的讲大家头晕脑胀。 众人在讲台下眩晕,但薛定谔丝毫不理,只顾着对着黑板狂写狂算啊。德拜那个气啊,心 想:就你讲的这个样子还想来我家吃饭!这个交流会议这样下去哪里还有人气。话说,薛定谔讲完后神气的把头向后一甩,刚想问大家听懂没,就发现有一暗器高速 袭来,连忙把腰一弯,堪堪避过。德拜手中粉笔已经用完,于是只能强烈不满的说:有一个波就应该有一个波动方程,你小兔崽子明白不?薛定谔被问住了,德拜的 这个指责是很有道理的,自己的确拿不出这样的一个方程。众人失望的散去,薛定谔也想趁机溜走,但德拜岂能不防他这招,早在门口等着呢。德拜拦住薛定谔后也 不说话,只是掏出把瑞士军刀,在薛定谔眼前耍来耍去。薛定谔慌了,说:哥们,你这把刀是好刀,我当过兵识货。你还是赶紧把这刀收藏起来,有很高价值的,小 心把刀刃给磕碰坏了啊。德拜只是淡淡的说了句:今儿这个事你打算给我怎样的一个交代?薛定谔说:我今晚回去就狂算,保证以最快的速度把和波对应的那个方程 建立起来,过些天再开会,我去给大家讲清楚。行吧?德拜意味深长的说:还有呢.。薛定谔想了想:那我请你去我们家吃饭去,怎么样?德拜一把搂住薛定谔的肩 膀,激动的说道:果然够兄弟!不过要多准备点菜啊,我老婆她胃口也很大... 18
几个星期之后,薛定谔找到德拜,要求再次报告。在那次会议上,薛定谔上来演讲前,只说了一句:“我的同事德拜建议要有一个波动方程,好的,我已经找到了。
”然后薛定谔在黑板上思路清晰的给大家“推导”(更客观的说应该是合理的假设出来的。量子力学就是建立在几个基本假设上的)出了这个方程-----著名的
薛定谔方程。这个方程对于量子力学是如此的重要,可以比作经典物理中的牛顿运动方程,是最基本的方程。大家听的如痴如醉,飘在云端。一些人散场后仍不愿意
离去,追着和薛定谔继续讨论他的这个方程,还有不少美女要求合影、签名。德拜对这次会议如此专注的气氛还是很满意的,乐的眉开眼笑。会议结束后,他叫人递
了张纸条给正在忙着回答请教者问题的薛定谔。薛定谔打开纸条,看了一眼,笑了。纸条上写着:今晚来我们家吃肉包子,吃不完的都让你带走~薛定谔方程不能用
其他假设来推导出来,也就是不能通过更加基本的理论来证明它,它的正确与否只能靠实验来验证。当时大家,包括薛定谔本人,都没有深刻的意识到这个方程对于
即将建立起来的量子力学的意义。 另外,和泡利在这件事情上穿同一条裤子的,不得不提,还有他的大学同班同学海森堡。这两人是死党,关系好的不能再好了,于是海森堡当时也站 在泡利这边反对“电子自旋”的概念。-----其实与两人死党的关系无关,几乎所有科学家在最开始都是不待见这个自旋假设的。泡利早早就是相对论和量子论 方面的顶尖专家,而海森堡也是大牛人,如今他们这样批评自己,克罗尼格被吓的面色苍白,转身就跑,最后就没敢发表这篇论文。很快的乌仑贝克和古兹米特两人 也觉得有必要引入自旋概念,他们的导师厄伦菲斯特就鼓励他们试着写篇论文出来。于是他们也写了篇论文交给了厄伦菲斯特。然后两人不放心,去找老牛洛仑兹帮 他们看看这个论文,结果洛仑兹花了点时间算了一下,得出结论,你们提出的这个电子自旋的表面速度是光速的10倍!两人被自己的理论得出的结论给彻底的吓蒙 了,身体当场就晃悠,差点站不稳了!众多高手都不能接受这个“很不合理"的自旋假说,在江湖上制造舆论压力,乌仑贝克和古兹米特这两个晚辈顶不住了。他们 考虑到人身安全的问题,很快的就跑去找他们的老大厄伦菲斯特,主动表态:我们后悔了,想把这篇论文给要回来.... 19
但是已经晚了,厄伦菲斯特已经把这篇很另类的论文送给《nature》杂志发表了。两小家伙傻了,急得的团团转,哆嗦着自言自语道:这次死定了!这次死定
了!厄伦菲斯特乐了,不厚道的笑着说了句后来流长很广的话:“你们还年青,有些荒唐,没关系”。记得我们伟大的列宁同志也曾说过:年青人犯错误,上帝也会
原谅的。不知是谁剽窃谁的?那个时代属于物理学猛烈爆发期,新新理论的出现比雨后春笋要快多了。今天你作为创新者提出了一个挑战旧思想的伟大成果,是改革
者,但很可能明天你就落伍了,你就理解不了更新的观点了,不经意的就成为旧思想的卫道者了。混乱啊!没有人,包括已经被那个超越光速的结论给吓傻了的两位
作者乌仑贝克和古兹米特,认同电子自旋的理论。---------没一个人相信的理论就这么无辜的存在了,乌仑贝克和古兹米特的文章出来后,大家面对如此
“荒谬”的理论,或为无助的观望或为尖锐的批评,其中泡利的反对最为坚决。你想泡利他不出来带头表态,克罗尼格那关他也过不去啊。克罗尼格心里那个嘀咕
啊,郁闷良久,壮着胆子去找泡利,说:好么,我要发你不让,如今别人发了,你得给我个交代!泡利那叫一个自信,拍着胸脯打包票:你放心,这个理论一定是错
的。克罗尼格还是有些不放心:真的错了!泡利:你以为我有时间逗你玩啊!我不让你发是挽救了你的形象。你当时要是不听我的话把这文章发了,就等着被江湖中
人耻笑吧!赶紧感谢我吧!克罗尼格侧着脑袋想了想,松开捏着泡利大腿的双手,憨厚的说了句:哦,那谢谢啊。泡利边揉大腿边发狠,心道:我要赶紧回去写文章
死命批判乌仑贝克和古兹米特这两个兔崽子去!否则让他娘的克罗尼格多来找我几次,我这辈子估计得坐轮椅了。再说玻尔这位敢于接受新思想的人-----其
实,那个时候,所谓“新思想”,后来证明,它们基本上都直接等价于“有利于玻尔量子理论的思想”,他能不乐得接受么。当然运气有那么一点点,但玻尔主要是
凭借自己极其睿智的洞察力在一开始的时候就在大方向站对地方了,是这个领域的旗手。 玻尔忐忑不安,紧张的很,心想:泡利一直不大服从管
理,今天这小子特地来献殷切,一准没什么好事。果然,很快的,泡利就问他:帮主,最近江湖中又发生了一件大事...玻尔打断了他的话,直接鄙视:
切~~~~~这年头大事多了去了,你且说来给帮主我听听。按说以泡利的个性,当时就应该冲上去和玻尔干一架了。可为什么没打成,斯特恩有功劳啊,他手疾眼
快,一看情况不对,立马拉住要脱皮鞋准备发暗器的泡利。泡利因为有事请教玻尔所以强行忍住怒气,只在心里暗骂玻尔N遍,稳定了一下情绪,然后把电子自旋的
事情给他说了一下,征求玻尔的看法。玻尔当时没想多少,用他的原话来说就是:“非常,非常有意思嘛,不过应该是错的吧。~”,我靠。一听玻尔也反对,心情
大好,哼着小曲走了。再说玻尔持反对电子自旋假设的观点到达了莱登。而这边,爱因斯坦也受到了邀请,动身前往莱登,而他早先也知道了电子自旋的事情了。两
人在这个地方相遇了... 20 众多物理学家云集莱登大学,庆祝洛伦兹获博士学位50周年。埃仑费斯特首先过来问玻尔对电子自旋的看法,玻尔说自己不赞同这个理论,并且说出了自己的反对 意见。爱因斯坦随后也过来询问:玻尔老弟,你怎么看待电子自旋假说?玻尔说:不支持,这个假设面临的困难太多了。自旋轴线和轨道运动之间耦合是什么引起 的?小爱则神秘的说:其实这个假设我仔细思考了,应该是正确的吧。小爱随后手舞足蹈的给玻尔分析一通,说这个耦合是相对论推论下的必然结果。玻尔在这个问 题上拜服,立马转变了观点支持电子自旋假说。玻尔在坐火车回去的时候,路过哥廷根,海森堡和约当两个青年才俊也跑站台上来特地询问玻尔对电子自旋的看法。 ---------侧面反映出玻尔在这个领域是多么的权威!海森堡看到乌仑贝克和古兹米特的文章也紧张啊。因为当初克罗尼格首先想到电子自旋假设的时候, 也单独跑来找过询问他对电子自旋的看法,而他态度比较冷淡-------比泡利的尖锐批评还是好很多的。玻尔被爱因斯坦点拨理解了电子假说后,认识到这个 假设是有道理的,而且对于微观物理领域是如此的重要,心情很好。于是他给海森堡他们大谈了一番。海森堡受到玻尔的影响,改变了态度,从最开始的反对,开始 谨慎的在一定程度上认同了这个理论。泡利又很疯狂的特地从汉堡跑到柏林火车站站台上,等玻尔到柏林时,又请教玻尔对电子自旋的看法。泡利知道玻尔在莱顿见 了很多顶尖物理学家,很想知道玻尔在和他们交流了后,对电子自旋假说是否有了不同的认识。玻尔说:现在我很支持这个理论,它的意义非凡,很赞的。泡利很失 望。这段有名的公案一定要强调牛B的泡利,他是中心人物,起到的作用非常复杂。泡利是是物理学家中反对电子自旋假说最为激烈的物理学家,他和当初几乎所有 科学家反对电子自旋假设的立场不同,不是因为他太保守,而是因为他太激进了!----这点应该向这位牛人致敬的,太大胆了! 泡利虽然年 青,但成名已久,并且在电子自旋假说提出的同年的早些时候已经天才的提出“不相容原理”。泡利自己老早就觉得有必要引入除已有的三个量子数(n,l,m) 外的第四个量子数。但他作为超一流的量子论方面的专家和开拓者,觉得在微观领域,所有的东西都应该彻底的抛弃经典力学的那一套-------电子自旋假说 则没有完全抛弃经典力学。后来,泡利在1945年拿诺贝尔奖金发表的演讲里说了,他认为这个新引进的量子数应该是“双值,在经典上不可能描述的”,因此当 他“听到电子自旋具有经典力学的特征时就强烈的怀疑它的正确性!”再来震撼大家一下,单就“自旋”这思想来说,提出的第一个人其实是泡利他自己----不 过不是电子自旋,而是核自旋!此天才走的太远了!!泡利在演讲的时候提到自己在1924年就提出了这个思想,并且说这个思想“影响了古兹米特和乌伦贝克提 出电子自旋”。但古兹米特很鄙视,写文章说自己在“1930年才看到泡利的相关文章”,因此泡利的说法“是明显不对的”!再说被泡利批评而没敢发文章的克 罗尼格,他的思想起源则明确的来自泡利的“第四个量子数”的思想。在哥廷根的时候,朗德给他看了泡利的一封信,里面有泡利四个量子数和不相容原理的思想, 这才极其了克罗尼格的兴趣,并且最先做出这方面的工作。可惜他的电子自旋假说不对泡利所想的那种自旋的路子,被封杀了。克罗尼格后来曾经抱怨了很长时间。 克罗尼格致信克拉莫斯:“……具有磁矩的电子突然在理论物理学家中间得宠了。……那么现在的新论据是什么,或者有没有什么新论据呢?这确实是很滑稽的。 ”“我有点后悔,……在今后,我将更多地信赖自己的判断而更少地信赖别人的判断了。” 随后的一封信里他又说:“不管怎么说,我从这场悲 喜剧中学到了一点人生智慧了。”再后来,克罗尼格在给玻尔的信中也非常非常直接的说:“物理学家中那些道貌岸然的人物永远对自己见解的正确性是那样自信得 要命,并且洋洋自得;如果不是想向他们猛击一掌,我是根本不会提起这个问题的。” ---------言辞真的太激烈了!泡利后来的态度也很模糊。 21 再来说泡利,泡利他对玻尔的转变看法支持电子自旋假设的行为是非常愤慨的。泡利:你怎么坐趟火车就改变态度了,而且还改变的如此彻底?!老玻支支吾吾,不 好意思说自己是听了一生最大的对手爱因斯坦的话才改变态度的。泡利把手一伸:拿来!玻尔不解:什么意思?泡利:靠!你以为前些日子我去汉堡火车站时给买那 些吃的喝的啦?是不是人家白送的,以为不花钱啊!对了,尤其是那本泳装杂志是非常贵的!玻尔:#¥¥……¥。我钱包被小偷偷了。你也知道的,现在社会治安 不比以前了。泡利:我不管,不给钱你就别想走。玻尔犹豫了一会,随后,玻尔光着身子走了。玻尔后来在1959年的一封信里曾经说:“泡利以他那种我们一直 高度珍视的感情方式对我的‘背叛行为’表示了最强烈的不满!”并且当时泡利在站台上咆哮着对他吼了:(电子自旋)这是个邪说!你们同意把这个“异端”引入 到物理学这块土地上,我太悲哀了!泡利就是这样一个性格特点非常鲜明的科学家,虽然人人都畏惧他,包括爱因斯坦,但大家都非常佩服这位很有傲气的智者对物 理领域的非凡洞察力。随后在1926年4月,自然杂志刊登了美国物理学家托马斯的文章,托马斯在文中找到了支持电子自旋的关键证据,并且在一处关键部位更 正了古兹米特和乌伦贝克电子自旋假说理论的一处错误,使之变得合理。 当时,托马斯写出文章后相当的激动,立马把论文交给帮主玻尔过目。 玻尔一看,除了说好,简直没其它的词了,玻尔说:我以后重重提拔你!托马斯乐的合不拢嘴的退下了,玻尔把托马斯的文章叫跑腿的十万火急的送给泡利和海森 堡。海森堡一看,佩服啊,立马彻底认同了电子自旋假说。泡利一看,鄙视啊,立马指责托马斯计算是错的。玻尔心想,泡利这个家伙怎么就这么不开窍呢,于是单 独又去找他聊。每天N小时,一连聊了几个星期,而且玻尔是印度阿三一样的人物,泡利那个烦啊,找块豆腐把自己拍死的心都有了。终于有一天,泡利崩溃了,用 他的原话来说,就是:“我实在没办法了,就无条件投降吧!”后来泡利在1927年主动且天才的把自己当初严重反对的电子自旋概念纳入了矩阵力学体系。后来 他又证明,引入自旋概念是出于量子场论的需要。电子自旋假说的提出者之一乌伦贝克曾经在泡利晚年的时候拜访过他,提起了这段往事,泡利很真诚的说:“我年 轻时是多么愚蠢啊!”电子自旋假说的另一位提出者古兹米特则一直是很指责泡利在这件事情上的做法的-----扼杀克罗尼格的天才假说,并且在最开始对自己 和乌伦贝克进行了非常苛刻和严厉的批评。克罗尼格对泡利很有怨言,也应当充分理解他,谁如果有如此重要的贡献却因为被权威的强烈的指责而没发表,都会有心 结的。但后来他还是很尊敬泡利,泡利也主动邀请他作为自己的助手(似乎是表示歉意哦~),克罗尼格接受了!有人提到,泡利是物理学的典型权威,玻尔称之为 “物理学家的良心”,埃伦费斯特说他是“上帝的鞭子”。 22 前面也提到了量子力学几乎在同一时间提出了两个版本---------矩阵力学和波动力学,表明了其建立过程曲折而复杂,分为两条主线几乎是各自独立的进 行。 现在先把时间倒回一点,看一下海森堡、波恩以及狄拉克、泡利等人在薛定谔在这个领域内发飙独自狂欢前在做些什么。 先来说海森
堡。海森堡的天赋从小就展现出来了,学校的成绩好的瓜瓜叫。也许大家很想知道这个小同学那个时候到底牛到什么地步。反正他老师曾佩服的说这位学生:他能看
到事物的本质,而不仅仅拘泥于表象和细节。数学,尤其是海森堡的数学,简直出奇的好,也许当时更多的人会认为他是适合搞数学的天才。恰恰也就是因为海森堡
同学的数学太好了,后来就搞出了一个在数学难度上让绝大多数物理学家的都崩溃的量子力学之矩阵力学版。海森堡也觉得自己搞数学是很有前途的,于是憧憬自己
能在这条路上走下去。海森堡比薛定谔年轻不少,第一次世界大战爆发时他还在中学念书,和直接去当兵的薛定谔不同,他作为一名志愿者在后方从事救助工作。战
后恢复高考,海森堡报了德国牛校慕尼黑大学。在科研领域中顺利前进的一大捷径就是追逐名师,在江湖大佬的手下混事,不仅能确保自己人生安全,银子也多的
很。海森堡是相当明白这个道理的,于是在1920年考上慕尼黑大学后就去找当时数学界的大牛林德曼。海森堡当时对数学也是超级的爱,准备从事的是数学方面
的工作。还好还好,这位奇才被林德曼给拒绝了,否则物理学这块就亏大了。------数学界则真的亏大啦。~据说,我小宇宙不强没办法搞穿越,海森堡满怀
信心的去找林德曼,提出要求希望能让自己在其手下做小弟。林德曼一看这个孩子有朝气啊,又了解到,其天赋和实力都是出类拔萃的,于是准备收下他。就在海森
堡大喜之下,准备行礼把他俩之间的关系生米煮成熟饭的当口,林德曼问了海森堡课外时光喜欢看什么书。海森堡规规矩矩的回答,我喜欢看哲学方面的书。物理学
家爱看哲学书实在是普通至极的现象,物理本身就被牛顿叫“自然哲学的数学原理”么。小爱、玻尔等人不必提了,薛定谔同学当时在战壕里也是把宾诺莎、叔本
华、马赫等人的书翻来覆去的读啊,估计正是因为战壕里光线不足才导致小薛后来近视的。但小薛带个眼镜人是帅很多的,所以自己不曾向战地指挥官提议换个大点
的灯泡。当时,哲学系的一位同事在麻将桌上欠了林德曼一大笔钱,林德曼怎么催他都不还,于是林德曼一听哲学这个词就立马想起那笔欠款了,火大啊,直接把海
森堡给拒绝了,其实林德曼厌恶哲学思想渗透到数学领域才是关键。海森堡一看,这个老大脾气好暴躁哇,我还是去学理论物理吧。然后海森堡去找物理大牛索末
菲。索末菲牛啊。当年玻尔提出量子化的氢原子模型后,此牛1916年把玻尔的理论推广为椭圆轨道,并且引入了相对论修正。可惜这个理论很快被海森堡、薛定
谔他们“革了命”索末菲理论提出的“精细结构常数”成为微观物理领域内非常重要的概念,忘了在哪本教材里提到了,索末菲的理论被后人评价为“物理学史上最
成功的失败” 话说和大多数超一流理论物理学家一样,实验是海森堡的软肋。像费米这位大牛,理论和实验都超一流的文武全才,实在不要再奢望会出现第二个了。 物理史上曾流传一个关于泡利的笑话,据说某次一个实验室爆炸了,大家第一反应都问:泡利没在这吧?泡利当时的确不在实验室里,但他后来说了:那个时候,俺的火车刚好经过你们这个城市,并且不厚道的停了几分钟.... 前面已经说了索末菲也是江湖一豪侠,并且以玻尔为精神领袖。 1922 年玻尔为了扩大哥本哈根学派在江湖上的名气,特在哥廷根大学举办讲座。-----至于时间,有的资料里说是6月,又有说是冬季的,具体时间存疑。索末菲知 道这个消息了,特地把海森堡叫了过来,说:小海啊,明天帮主要到哥廷根传道,给大家演练他那一身非凡的武艺。我准备把你带过去。你若能偷学几招,日后在江 湖中也会是一把好手了。海森堡一听,摩拳擦掌,两眼放贼光,或者,贼放光啊。到了哥廷根,玻尔在讲台上大讲原子结构,大讲量子论,海森堡在台下拿着破笔记 本,着急忙慌的记。玻尔见台下的众人都听的晕呼呼的,其中有一多半的人把眼镜摔地上忘记拣了。玻尔心里得意:佩服我学问高深吧。 到了第三次讲座,玻尔又讲完了,然后是例行的讨论。所谓讨论,玻尔只不过是等着人家发问请教自己而已,来听课的除了波恩,别人水平似乎也不能来和玻尔地位平等的讨论。 关 于海森堡在大庭广众之下有何惊人表现,待会再表,先来简单的补充一下背景知识。量子力学山脉上有并世而立的三大高峰,哥本哈根学派、哥廷根学派和慕尼黑学 派。它们互有渊源,但武功路数却有不同。三大领军人物,玻尔、波恩、索末菲。哥本哈根的帮主玻尔的数学比较差,大多是从哲学的高度看待物理问题,所以被后 人称为“量子力学的哲学家”。哥廷根的山大王波恩的数学则不是一般的强。后来海森堡在他手下搞出了矩阵力学,海森堡自己都被里面的数学表达给弄迷糊了,还 是波恩看明白了本质。他是“量子力学的数学家”。慕尼黑的老大索末菲则对具体的问题更感兴趣一些,喜欢解决实际的问题,是“量子力学的工程师”。 回 归正题:海森堡当时也年青,也彪悍,一点也不给玻尔的面子,直接说玻尔刚才讲的某某地方有个漏洞。玻尔其实也早知道那个地方有些模糊,但自己一时也解决不 了,准备不厚道的蒙混过关的,却没想到被这个毛头小伙看出来了,非常的惊讶。玻尔这个人善于发现人才,也特别喜欢有头脑的后辈,再加上海森堡小伙人才也是 相当出众,于是玻尔一下子就牢牢记住了这位小帅哥,想把这个人挖到自己手下工作。玻尔下来一打听,原来是老朋友索末菲的弟子,爱才更加心切,就找索末菲商 量。玻尔:老弟啊,你那个叫海森堡的徒弟不错嘛,交给我来培养吧。索末菲不乐意了,心说这不来抢我的香火传人么,我好不容易物色到这个奇才的,你倒好,直 接来挖墙角来了。但索末菲畏惧玻尔哥本哈根学派实力太强大,怕他日后给自己穿小鞋,又不敢直接拒绝,心里那个郁闷啊。玻尔见索末菲眼泪在眼眶里转啊转的, 也觉得自己这么做有的确点不厚道,就说了个折中方案:我等他从你手里出师了再来要。姑娘我喜欢成熟的,这你一向是知道的,其实,小伙我也是喜欢有功底的 嘛。然后玻尔把海森堡叫出去散步聊天,两人无所不谈,极为默契。玻尔非常欣赏海森堡的才华,海森堡对玻尔的成就也极为折服,两人相谈甚欢。量子力学中新老 两代巨头的这次谈话也成为江湖中人交口传颂的一大传奇事件,海森堡说:“这一次我与玻尔在海因山覆盖森林的高地上溜达时的谈话,是我所能回忆的关于原子物 理学的第一次深入的交谈;可以肯定,它同时决定性地确定了我的以后生涯。”他后来也常回忆说:“我在科学上的成长,是从这次散步开始的。”伟人对后辈的影 响就是这么的“邪乎”,除了玻尔对哥本哈根学派的众弟子影响可以作为例子外,爱因斯坦对薛定谔也是如此。 故事发展到后来,玻尔和爱因斯 坦大战,海森堡作为玻尔的副手发挥了不下于玻尔本人的作用。而薛定谔同学则作为爱因斯坦的左膀右臂也是奋勇的在哥本哈根的阵地上冲杀,发起一次又一次的猛 烈进攻,并且抛出了一只非常可爱的猫----大名鼎鼎的“薛定谔猫”-----来做暗器,伤了哥本哈根学派的人无数啊,为小爱立下汗马功劳。 --------- 话说,当时看上海森堡的江湖势力可不只有玻尔的哥本哈根一家,这次讲座的举办地哥廷根的山大王波恩也是非常欣赏海森 堡的,也想把海森堡从慕尼黑学老大索末菲手下给挖过去。就在前些日子,波恩曾去慕尼黑讲学,下课后有个小伙跑到他的身前,猛的一抱拳,说:老大!我对您研 究的问题有点小心得,请过目。说着递了张纸条给他。波恩没在意,心说一个小屁孩能有啥惊人的看法,于是当场也没看这个小伙写的是什么,直接把纸条揣兜里就 走了。波恩回到哥廷根后,一天无意中又翻出了这张纸条,结果越看越是心惊,越看越是后悔:此人真乃绝世奇才也!没有当场和他讨教实在是太遗憾了!那个递纸 条的人正是海森堡。所以这次会议上,波恩也特别的注意了海森堡,并且非常迫切的想把这个年轻人挖过来。江湖中三大门派的掌门人都是如此看重海森堡,日后海 森堡因缘际会的逐个在他们的门下学艺,成为千古江湖中最有福气的年轻人。而且海森堡不负众望,终于习得三位武学大家之长,并且融会贯通,成为冠绝武林的一 代领袖! 海森堡的成长比薛定谔要复杂,少不了要说另外一个牛家伙,同样在三大派门下都混过的大天才----泡利。话说索末菲的弟子众 多,除了海森堡外,还有不少大牛人,如劳厄、德拜、埃瓦尔德、文策尔、海特勒、福里茨等等一大堆。其中,名气最大的当属和海森堡同一时期的那个"天大地大 我最大"的泡利.。对泡利的成就,大家最为熟悉的就是----不相容原理和中微子假说,以及琐碎文章里记录的他的那些奇闻趣事。爱因斯坦的广义相对论在 1916年刚提出来,泡利在中学刚毕业的时候已经发表了关于广义相对论的论文了。那个时代除了爱因斯坦,非常可能一直到如今,没人比他能更加透彻的理解博 大的广义相对论。泡利博士刚毕业那会时间略有余闲,老师索末菲就请他给一本百科全书写一篇广义相对论的介绍。当泡利很快把文章交到了索末菲的办公桌上时, 索末菲的下巴直接脱臼了,因为泡利写了接近250页。索末菲仔细的看了这篇文章,击节叫好,看得饭都忘记吃了。随后索末菲把文章交给爱因斯坦审阅。爱因斯 坦也是激动不已,为江湖中出了如此逸才而由衷的高兴,并且把这篇长文出版成书了。年轻的泡利因为这篇文章给爱因斯坦留下了非常非常深刻的印象:“任何该领 域的专家都不会相信,该文出自一个仅21岁的青年之手,作者在文中显示出来的对这个领域的理解力,熟练的数学推导能力,对物理深刻的洞察力,使问题明晰的 能力,系统的表述,对语言的把握,对该问题的完整处理,和对其评价,是任何一个人都会感到羡慕。”泡利的故事太多了,在中学时代,一位教授给泡利他们班上 课,一通复杂的推导做下来之后,发现结果不对。教授就在黑板前转悠啊,可楞是发现不了自己的推导错在什么地方了,万般无奈之下教授把泡利叫了起来:我知道 你一定发现错在哪里了,请你告诉我吧.....泡利中学毕业后就直接上了索末菲的研究生,比海森堡早入校两年,21年拿到博士学位,也比海森堡早两年,所 以泡利是海森堡的师兄.... 索末菲也和林德曼一样,挑人也很挑剔,但他的眼光是很独到的。1918年泡利去找他,结果索末菲说要面
试。泡利很自信,面试就面试呗,俺是天才俺怕who呢。面试那天,索末菲坐在讲台上,下面站满了等待面试的学生。长久的寂静之后,索末菲对跑腿的说道:耳
朵有点痒,拿铁锹来!众人一听,老大好大的气派,心中暗暗赞叹。然后索末菲把学生叫到小房间单独面试。泡利在外面等待的时候,看到进去的学生没多一会就都
垂头丧气的出来了。轮到泡利,索末菲说:我的问题很simple的,你只需要回答出桌子上的这个东西叫什么就行了。泡利看了一眼,脱口而出:是馒头啊!心
说,这老儿忒侮辱我的智商了。索末菲:错啦!game
over,你被淘汰啦,我很遗憾哟。泡利十分不解:哪里错了?明明就是China的小馒头。索末菲大笑:
你跟不上时代了,人家China早就出台规定了,“在感官方面要求馒头必须是圆形,形态完整和美观,没有褶皱、斑点,气味有小麦香;馒头的体积不能太小
”,你看它是圆的吗?还被我们家老鼠咬了一口,现状不完整吧?体积也不够大吧?哎,你走吧....泡利撞墙的心都有了,不甘心啊,吼了一句:好的,你说它
不叫“馒头”,那它叫什么?!索末菲笑容立马僵住,语塞,脸憋的通红.....于是泡利被收下了,招收理由:该生思辨能力很强... July 24 旧貌换新颜--新颜篇 |
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