1900:游走在欧洲的物理学霸
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第558章 波动力学两难题!电子自旋!狭相不兼容!李奇维再出手!

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书名:
1900:游走在欧洲的物理学霸
作者:
虚空圣堂
本章字数:
13400
更新时间:
2025-03-23

1924年7月3日。

柏林工业大学。

今天这里将举办柏林物理学会的一场夏季会议。

德国和其他大部分国家都不同。

一般每个国家的学术行业协会都只有一个,比如物理学会,化学学会等。

但德国的科学实力太强大了。

仅仅物理学会,目前就存在五个不同的组织,皆是地区性的物理学会。

它们互不统属,都有各自的圈子。

所以,德国现在并没有能对外代表国家的物理学会。

直到1950年,才以柏林物理学会为主,五会合一,组成德国物理学会。

但是今天,随着布鲁斯教授的到来,五大学会没有隔阂,全部都有人来参加会议。

人数足足超过了200人。

这是一个极其可怕的数字,体现了德国深厚的科学实力。

要知道,不是随便一个物理专业的人都会被吸纳进协会的。

至少要在细分领域做出了一些成果吧。

否则,那学会岂不是就没有含金量了。

普朗克也被这么多人吓一跳。

他虽然是柏林物理学会的主席,但也通知了其他学会布鲁斯参加会议的消息,但是没想到会来这么多人。

很多人在收到消息后,都是连夜坐火车赶过来的。

布鲁斯教授之名,恐怖如斯!

就在众人翘首以盼,离会议开始还有一段时间时。

李奇维带着李承道李承德二人,散步在柏林工业大学的某个林荫小道上。

就在昨天,李奇维接见了在德国留学的华夏留学生们。

他热情亲切地与众学生交谈,了解他们的需求和感受,并鼓励他们好好学习。

学生当中,绝大部分人学习的都是理工科,回去后就能建设祖国的科学和工业事业。

李承道当时也在场。

此刻,他想到了很多东西。

“父亲,我们和德国在科学实力和底蕴上的差距太大了。”

“仅仅一场学术会议,德国竟然能有超过200多个物理学家参加。”

“我们华夏现在能称得上物理学家的,如果排除婆罗洲体系内的人,可能只有十多个。”

“华夏真的能追赶上来吗?”

李承道这三天也没有闲着,他通过各种资料了解德国的科学体系。

越了解他就越心惊。

德国的科学实在太强悍了!

不仅科学家的人数多,而且质量也高,在各领域都有举足轻重的大佬。

与之相比,华夏科学哪怕最近二十年有了突飞猛进的发展,但依然不够看。

有时候,李承道忍不住想,德国明明这么牛逼,到底是怎么输掉的战争呢?

李承道目前还不知道盘古计划的存在。

所以,他和很多人都会产生同样的疑惑。

“科学,真的能拯救华夏于危难吗?”

“德国的科学已经站在了顶峰,不还是败了吗?”

这就是历史局限性的问题了。

在原子弹没有发明以前,人类是无论如何也想不到科学能产生如此伟岸的力量。

鼎定乾坤!

可以说,这是人类史上的奇迹。

人类被自己亲手创造出的东西震慑住了。

但是此刻除了李奇维,没有人知道这些。

所以,英国才会放任李奇维发展科学之城,美国也不阻挠布鲁斯集团从美国抽血。

反正肉也是烂在锅里。

在这些国家的统治者眼里,科学家是翻不出浪花的。

你再聪明又能怎么样呢?

手无寸铁,一颗子弹就能撂倒。

李奇维很清楚,他在学术界得到众人的尊敬,肯定是发自众人内心的。

那是对科学的尊重。

但是他被各国政府高层礼遇,其中到底有多少真心,那就不得而知了。

不过这些都没关系。

很快,李奇维就会教他们如何做人了。

“婆罗洲我要了。”

“谁赞成?谁反对?”

此刻,李奇维听完大儿子的担忧后,心里很欣慰。

对方已经开始考虑国家发展层面的东西了。

在后世,谁要是张嘴闭嘴国家大事,很大概率会被当成嘴炮党,不成熟。

但是在这个时代,只有开始思考民族命运,心系国家大事,才是真正的成熟,真正的觉醒。

作为李奇维的儿子们,他们生来就注定不能过普通人的生活了。

李奇维拍了拍李承道的肩膀,说道:

“承道,你能开始想这些问题,我很高兴。”

“一个民族的未来,就在你这样觉醒的年轻人身上。”

“如果你问我能不能,我只能说不知道。”

“但如果你问我信不信,我告诉你,我坚信华夏一定会崛起!”

“二十年前,华夏听过科学两个字的人都没有多少。”

“但现在,你已经能知道差距在哪里,差了多少,甚至知道该如何迎头赶上。”

“这就是肉眼可见的进步!”

“尽人事,听天命!”

李承道浑身一震,热血沸腾。

他被父亲那无敌的自信深深打动。

这时,一直没说话的李承德牛逼哄哄地说道:

“大哥,你太妄自菲薄了。”

“我就没觉得德国人有多牛逼。”

“我们只是接触科学的时间太晚了而已。”

“你看着吧,以后得诺奖的华夏人会越来越多。”

李奇维看着二儿子啧啧称奇。

他已经从李承道那里知道了对方在演讲上的“壮举”。

心中不由得产生好奇。

“这小子难道真的继承了我的某种天赋?”

“关键是,我怎么不知道我有什么天赋?”

不过,李承德的观点很合他的口味。

就该这么霸气!

李承道笑道:

“那是,有你李二少出手,谁都不够看。”

林荫小道上响起了父子三人爽朗的笑声。

“走,为父带你们去看看德国的物理学家们到底厉不厉害。”

-----------------

柏林工业大学会场内。

现场早已人头攒动,座无虚席了。

当李奇维进来的时候,顿时引起所有人的注视和欢呼。

三天前的演讲,带给物理学界的震撼太大了。

量子力学已经深入到物理学的方方面面。

而眼前的布鲁斯教授,他对于量子力学的贡献,断崖第一。

毫不夸张地说,目前所有和量子力学相关的重要理论,都与他有着直接或者间接的关系。

学术界,永远是强者为尊,实力说话。

因此,李奇维走到哪,众人的目光就跟随到哪。

在普朗克的介绍下,李奇维与到场的主要人员们握手致意。

很快,介绍完毕后,众人落座,李奇维挨着普朗克一起坐在了前排中心。

在他们周围,则是爱因斯坦、维恩、能斯特、索末菲、玻恩、劳厄、薛定谔、海森堡、泡利等人。

很快,今天的会议正式开始。

主持人G·赫兹作为德国物理学界的晚辈,他的心情很激动。

普朗克教授让他主持本次会议,是对他的看重和考验。

作为大名鼎鼎的赫兹的侄子,G·赫兹本身实力不俗。

不出意外,他和好友弗兰克会一起获得明年的物理诺奖。

在柏林工业大学的盛情邀请下,他刚从飞利浦公司辞职,担任学校的物理系主任。

作为学校的东道主,他担任主持人也正合适。

“各位,本次柏林物理学会会议,我们特别邀请到了布鲁斯教授出席。”

“请大家热烈欢迎!”

哗!

会场内顿时响起雷鸣般的掌声。

大多数人都是冲着布鲁斯教授而来。

“按照之前的安排,本次会议的主题是量子力学。”

“随着波动力学、矩阵力学、物质波的提出,量子力学进入了全新的发展阶段。”

“在两大力学的基础上,诞生了很多震惊学界的理论。”

“其中以布鲁斯教授的概率波和不确定性原理为最。”

“最新发现的量子隧穿效应,证明了这些令人震惊的理论。”

“但是,目前的量子力学依然还遗留一些问题。”

“三天前,布鲁斯教授为我们带来了一场精彩的演讲。”

“他的演讲也表明了,现有的量子力学还有巨大的发展空间。”

“所以,这门理论需要我们物理学家齐心合力,共同把它推向新的巅峰!”

G·赫兹的开场非常干练明确,没有废话,赢得众人好评。

“本次会议流程不变。”

“首先是各位代表依次分享报告。”

“最后按照特定议题进行自由讨论。”

“下面,首先请海森堡教授上台发言。”

本次会议,海森堡、玻恩、索末菲、洪特等人皆上台报告。

他们都是德国籍的物理学会成员。

而李奇维、薛定谔、泡利等人则是作为特邀嘉宾。

海森堡自从不确定性原理提出之后,他对自己的矩阵力学更加自信。

在演讲中,他极力拓展该理论的应用范围,希望能推导出更多像不确定性原理那样的惊世成果。

“所以,我认为矩阵力学还有着巨大的潜力!”

洪特首次在这样的大会上报告,看起来有点小紧张。

作为洪特规则和量子隧穿效应的提出者,他在物理学中的地位比在场很多人都高。

但是洪特依然很低调。

“量子隧穿效应目前在很多方向取得了应用。”

“比如在恒星核聚变理论中,原子核单独依靠动能无法克服库伦位势垒。”

“而量子隧穿效应可以让原子核跨越这种能量壁垒。”

“这是对布鲁斯教授恒星演化模型的重要补充。”

哗!

众人皆是一惊!

量子隧穿效应果然重要。

它是量子力学应用到其它领域的工具。

很多在经典力学中不可能发生的事,通过它就可以实现。

这时,作为导师的玻恩忽然补充道:

“就在几天前,俄国物理学家伽莫夫利用量子隧穿效应解释了α衰变。”

“在经典力学里,原子核的超强束缚力让粒子无法逃脱。”

“但是在量子力学里,α粒子可以通过量子隧穿效应逃脱原子核的束缚。”

“伽莫夫建立了位势和能量之间的模型,我在他的基础上进行了完善和补充。”

哗!

众人又是一惊!

这可是量子力学首次应用在原子核现象研究上。

目前的量子力学理论,虽然号称是适合一切微观粒子。

但对于原子核而言,情况就很复杂了。

这里就涉及到量子力学处理粒子系统的方法了。

随着玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计的提出,这个方向的发展也非常迅速。

而伽莫夫的成果无疑是振奋人心的。

量子力学终于真正开始全面反哺原子学了!

各位大佬的演讲,让会议的气氛逐渐高涨。

量子力学不愧是当前最火热的理论,它的内涵简直无穷无尽。

接着,薛定谔上台报告。

他最近一直致力于解决波动力学中关于自旋的推导。

但是很可惜,目前没有什么进展。

因此,薛定谔在会上就提出了这个问题。

“我认为,量子力学当前最迫切的需求,是解决波动力学的自旋问题。”

众人闻言,点点头。

虽然布鲁斯教授根据矩阵力学提出了不确定性原理。

但这不代表矩阵力学就能取代波动力学的地位了。

大部分人还是擅长用波动力学处理问题。

毕竟有几个人能像布鲁斯教授那么恐怖,计算矩阵就跟计算加减乘除一样简单。

大佬能挖掘出矩阵力学的潜力,不代表谁都可以。

毕竟连海森堡本人都不行。

因此,波动力学依然是主流。

但是由于它无法推导出电子自旋,这就让人心里总归有疙瘩,不够完美。

目前为止,没有任何人取得突破。

会场后排的角落,李承道兄弟二人坐在一起。

他们俩算是蹭了父亲的光,才能参加本次会议,所以表现的很低调。

这时,李承德有点纳闷:

“大哥,你不觉得很奇怪吗?”

“既然矩阵力学中能够推导出电子自旋。”

“那波动力学为什么不借鉴它的方法呢?”

李承道苦笑。

“二弟,这已经属于最前沿的物理研究了。”

“这种细节问题我也不清楚。”

“三天前的演讲靠想象力,今天的演讲只能靠硬实力去理解了。”

很快,薛定谔的报告结束。

全场所有人忽然神色激动,满脸期待。

接下来,就是今天会议的重头戏了。

因为最后上场报告的,正是布鲁斯教授!

李奇维从容地走到演讲台上,他的嘴角噙着一丝笑意,威严的眸光巡视会场。

接着,他开玩笑地说道:

“今天会议之前,普朗克教授曾私下问我:布鲁斯,你还有货吗?”

“物理学会的会议,你要拿出真正的干货出来,不能是天马行空的猜想。”

“我说:货嘛,我不多,但确实有一点。”

众人闻言皆是会心一笑。

布鲁斯教授还是一如既往地幽默自信。

“刚才我看到薛定谔很苦恼。”

“他为了电子自旋问题可谓是殚精竭虑。”

“这个问题一日不解决,波动力学就一日存在风险。”

“幸运的是,今天我来帮助他解决了。”

嘶!

静!

会场内突然鸦雀无声。

刚刚还在笑的众人,此刻脸上的笑容凝固了。

他们知道布鲁斯教授肯定会有新的东西。

但没想到对方竟然是要解决波动力学中的电子自旋问题?

这也太夸张了吧!

那个男人到底强到了什么程度!

“老天啊!”

“布鲁斯教授是怎么做到,以如此平淡的口吻,说出如此牛逼的话。”

“他不久前才提出那么多匪夷所思的物理理论,灵感还没有被榨干吗?”

“恐怖如斯!”

如果这是真的,绝对是量子力学的头等大事!

这意味着量子力学的两大版本将再无瑕疵。

而且布鲁斯教授公开承认,那还可能是假的吗?

这一刻,全场轰动了!

普朗克微微一笑,内心震撼且感慨道:

“好你个布鲁斯!”

“幸亏我邀请你来参加会议,不然的话,恐怕你就直接发表论文了。”

薛定谔满脸震惊,简直不敢相信自己的耳朵。

这太惊人了!

让他有种恍惚的感觉。

他为了研究电子自旋问题,绞尽脑汁了一年多。

物理学界也有很多大佬同时在研究。

但是全都失败了。

而今天,布鲁斯教授宣布他解决了。

没有人能理解此刻薛定谔的心情。

他太激动了。

“布鲁斯教授,你到底是如何做到的?”

“我已经迫不及待地想知道了。”

海森堡听后,震撼不已。

同时,他的心中突然产生了一种危机感。

要是波动力学的短板被补足,那么他的矩阵力学就危矣。

此刻,在众人的惊讶和震撼表情下,李奇维继续说道:

“其实,严格来说,波动力学目前存在两个问题。”

“除了无法描述电子的自旋外,它还无法描述以接近光速运动的电子状态。”

哗!

众人皆是一惊!

波动力学竟然遗留有两个问题。

这是很多人不为熟知的。

在场的虽然都是德国的物理专业人士,但不代表每个人对量子力学的理解都和薛定谔、海森堡等人一样。

术业有专攻。

一位物理学家一辈子能深入研究一个细分领域,就已经很了不得。

至于像李奇维这般融会贯通整个物理学分支的,只能用怪物和恐怖来形容。

所以,众人不了解第二个问题也很正常。

这时,有不熟悉量子力学的人问道:

“布鲁斯教授,既然如此,那为什么不把相对论效应考虑进来呢?”

台下的薛定谔闻言,露出一丝苦笑。

狭义相对论早在二十多年前就发表出来了。

他怎么可能没想到。

实际上,他早就写出了狭义相对论形式的波动方程。

但是,这个方程有一个致命缺点:它无法求出氢原子的能级公式。

这说明该方程肯定是错的。

因为氢原子是最简单的原子,整个量子力学体系的创建就是从它开始的。

如果一个方程连氢原子都解释不了,那就不用考虑了。

所以,薛定谔当初灵感爆发,一口气写下的波动方程中,用的其实是经典力学中的能量-动量关系。

如此一来,就能完美地解释氢原子的光谱、能级等内容。

而如果想描述近光速运动的电子,他就必须使用狭义相对论下的能量-动量关系:

【E2=p2c2+m2c?】①

但是如果使用这个公式,就会产生一个匪夷所思的现象:方程的解中会出现负的概率。

因为公式中出现了平方和四次方,它会产生负数解。

这就有点扯淡了。

概率怎么可能是负的呢?

量子力学再离谱,也不可能出现负的概率,因为那完全没有任何物理意义。

如果是负能量,还能稍微扯一扯,但是负概率,毋庸置疑是错的。

所以,薛定谔等人就想办法消除负数解。

那就只能使用这样的公式:

【E=√(p2c2+m2c?)】②。(根号下)

直接假设公式①两边开方,E就变成正数了。

再代入原来的波动方程中,就会产生负概率了。

但是在计算的过程中发现,必须消除右边的根号。

这时,问题来了!

你不能使用两边同时平方的方法。

不然的话,平方后又变成①那种会产生负概率的形式了。

这简直就是矛盾的。

不平方怎么去掉根号?

但平方后E变成E2,就会产生负概率。

薛定谔和很多物理学家的心中,有一万头草泥马奔腾而过。

“这怎么可能?”

“老天爷你是在玩我啊!”

所以,这是一条数学上的死路,看起来完全不可行!

薛定谔请教了好几个牛逼的数学家,也解决不了这个问题。

不过,他最后依然把论文发表了。

抛开电子自旋不谈,相对论效应暂时对波动力学的影响还不是特别大。

因为根据实验的测量,电子的速度只有光速的1%,相对论效应并不明显。

但是,这始终是一个需要从理论上解决的问题。

有没有误差和误差的大小,是两个性质完全不同的问题。

平时计算当然可以偷懒近似。

但理论上,波动方程必须兼容狭义相对论。

否则,二者必错其一!

此刻,当李奇维深入浅出地阐述了波动力学的第二个问题后。

在场众人茅塞顿开,大开眼界!

“原来第二个问题这么严重。”

“如果解决不了,甚至会引发量子力学和相对论的矛盾。”

“这绝对是不行的!”

“他们都是现代物理学的支柱,一旦错了,后果不堪设想。”

然而,李奇维下一句,直接引爆全场。

“但是,我想到了一个方法。”

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