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《1900:游走在欧洲的物理学霸》第547章 论文发表!学界震惊!李奇维再出手

    第547章论文发表!学界震惊!李奇维再出手!时间-能量不确定性关系!

    1924年3月25日。

    量子隧穿效应论文在德国的物理学期刊上发表。

    论文一出,立即引发物理学界巨大轰动!

    布鲁斯教授的概率波和不确定性原理被证明了!

    这简直是量子力学领域的惊天大事。

    所有人都震撼不已!

    “哦!上帝啊!原来我们这个世界真的是如此匪夷所思!”

    “既没有因果性,也没有决定性,而是一团混沌!”

    “哲学家们这下又有素材研究了。”

    概率波和不确定性原理颠覆了所有人的传统认知。

    人类对于世界的本质研究,进入全新的领域。

    无数人高呼布鲁斯之名!

    “布鲁斯教授实在太强悍了!”

    “从狭义相对论开始,他发表的每一个物理理论,都是颠覆级别的惊世理论。”

    “他代表了人类智慧所能达到的最巅峰!”

    “恐怖如斯!”

    对于绝大多数人而言,布鲁斯教授太高太远,是他们可望不可及的存在。

    与其追求虚无缥缈的梦,还不如脚踏实地,看看那些摸得着的天才们是如何思考和研究的。

    于是,洪特的名字响彻物理学界。

    大家这才发现,原来这位低调的天才,竟然还是洪特规则的提出者。

    但是他此前的名气远远不如泡利等人。

    众人无不感叹:

    “量子大世来临!”

    “除了那些已知的绝世天骄,很多宗门的隐藏底蕴也开始显现了。”

    一时间,哥廷根大学名声大噪。

    它成为继量子研究所、哥本哈根大学研究所、柏林大学之后的新晋量子力学研究圣地。

    很多研究者和学生们慕名而来。

    这让费米产生了不小的压力。

    他可是和海森堡、泡利、狄拉克等人同时代的天才。

    而现在,后者当中有不少已经鱼跃龙门,成为物理学家了。

    量子力学虽然无比璀璨,但它也是残酷的智慧角斗场。

    天才,仅仅是入场券而已!

    与费米相比,狄拉克显得云淡风轻。

    来到量子研究所之后,他忽然有种如鱼得水的感觉。

    这里的一切,都让他感受到自由自在。

    他沉迷在对量子力学的研究当中。

    此刻,李奇维正与狄拉克讨论量子遂穿效应。

    他看着眼前这个清秀的小伙子,心中十分满意。

    这是一位为数学物理而生的天才!

    与狄拉克相处的越久,越是能感受到对方身上的那种纯粹。

    如果说李奇维是科学世界里的国王,不仅有对科学的热爱,其身上还肩负着重要的引领责任。

    那么狄拉克就是这个世界里,在海边捡石头的孩子。

    两者从某种意义上讲,都很纯粹,但纯粹的意境和层次不同。

    狄拉克的沉默则是因为他的童年经历。

    他一直认为自己哥哥的自杀,是父亲背叛家庭所导致的。

    所以,他从那时就变得孤僻,不愿与人争论乃至交流。

    恐怕正是因为这个原因,他才会一头扎进科学的海洋。

    科学和真理,永远不会背叛和离开他。

    不过,在李奇维的潜移默化影响下,狄拉克比以前活泼很多了。

    这时,他忽然说道:

    “教授,我认为洪特用不确定性原理的结论解释量子遂穿效应,这个过程有点瑕疵。”

    李奇维闻言,微微一笑,问道:

    “怎么说?”

    狄拉克顺手拿起纸笔,一边计算一边说道:

    “洪特认为是动量的变化,导致动能的变化,所以分子才能穿过障碍。”

    “但是,他没有考虑分子势能的影响。”

    “对于微观粒子而言,它的总能量是包含动能和势能的。”

    “并且所谓的障碍,也是分子层面的势能壁垒。”

    “所以,我认为洪特考虑的不够全面。”

    “当然,量子隧穿效应本身是非常重要的实验现象。”

    “它是对概率波和不确定性原理的强力证明!”

    “但在细节上需要优化。”

    “不确定性原理可不可以从总能量整体上考虑呢?”

    听完狄拉克的分析,李奇维心中震撼。

    果然不愧是量子力学背后的大佬,狄拉克的眼光极其敏锐。

    洪特发现的量子遂穿效应没什么问题。

    对这个现象的解释,用的也就是不确定性原理。

    但是。

    真实历史上,不确定性原理有两个同等重要的公式。

    位置-动量不确定性关系:x·p≥h/4π;

    时间-能量不确定性关系:t·e≥h/4π。

    而后者才是解释量子隧穿效应的真正关键!

    在量子力学中,有一个重要的概念,叫【共轭量】。

    它是指一对相互关联的物理量,其中一个量的变化会引起另外一个量的改变。

    很明显,位置和动量就是一对共轭量。

    而时间和能量同样是一对共轭量。

    根据矩阵力学,同样可以推导出时间和能量的不确定性公式。

    它的形式和位置-动量公式一样,但是内涵,却略微有点差异。

    这时,李奇维从抽屉中拿出几份稿纸,递给狄拉克。

    “你看看。”

    狄拉克不明所以,他刚刚还沉浸在对量子遂穿效应的思考中。

    不过,布鲁斯教授给的内容,绝对非同凡响。

    他双手接过稿纸,然后认真看了起来。

    仅仅几分钟之后。

    嘶!

    以狄拉克的绝世天才,也忍不住心头震撼。

    “共轭量!”

    “时间-能量不确定性原理!”

    “t·e≥h/4π!”

    狄拉克最近在矩阵力学下足了功夫,他很快就看懂了整个推导过程。

    他忍不住惊呼道:

    “原来布鲁斯教授您早就看出洪特的问题了。”

    “而且,您还给出了解决方案!”

    “量子遂穿的真正原因是时间-能量不确定性。”

    “微观粒子的能量在极短的时间内,会产生极大的变化。”

    “所以,分子的能量才会在某一刻超过势能壁垒,从而穿过障碍!”

    狄拉克忍不住兴奋起来。

    这个新的公式,完美解释了量子遂穿效应。

    它不仅仅局限在动能,而是把粒子的能量作为一个整体考虑。

    和他之前的想法不谋而合。

    一时间,狄拉克的心中有种无法言明的喜悦之情。

    他自己所想的内容,不仅被布鲁斯教授提前想到,而且还顺手解决了。

    他的思维和布鲁斯教授同频!

    “教授,您太强了!”

    这一刻,他哪里还有冰山雪莲的气质,活生生变成了小迷弟。

    面对狄拉克的马屁,李奇维微微一笑。

    “这个公式是在位置-动量不确定性的基础上引申而来。”

    “它本身没有什么难度,重要的是提炼出共轭量这个概念。”

    狄拉克默默听着,在布鲁斯教授面前,他又回到当初那个稚嫩的学生时代。

    “而且时间-能量关系和位置-动量关系有点区别。”

    “你能看出区别在哪里吗?”

    狄拉克闻言,脸色变得严肃。

    显然,布鲁斯教授这是在考校他。

    他又重新仔细研究稿纸上的推导内容。

    同时,他的脑海里还回想着之前推导位置-动量公式的过程。

    很快,狄拉克眉头微皱,他发现了问题所在。

    “在x·p≥h/4π这个公式中,x和p表示的不是变化量,而是标准差。”

    “那么对于t·e≥h/4π公式,理应同样如此。”

    “e表示的是粒子能量的标准差。”

    “这比较好理解。”

    “能量是和位置、动量类似的力学量。”

    “微观粒子由于概率波的原因,它所具有的能量必然也是在波动的。”

    “因此,能量也有自己的标准差。”

    “但是t,时间的标准差要如何理解呢?”

    李奇维点点头,很满意。

    狄拉克一眼就发现了问题所在。

    “时间,它不是像能量这样的力学量,它只是一个参数。”

    “我们可以在任何时刻测量粒子的位置、动量等力学量,但不可能测量粒子的【时间】。”

    “各个力学量都是时间的函数。”

    “而粒子并没有一个叫【时间】的力学量随着时间变化。”

    “所以,时间和能量有本质的区别。”

    “时间是不可能因为概率波而波动的,也就没有所谓的标准差。”

    “教授,我认为这个公式的重点,在于对t的解释!”

    李奇维哈哈一笑,赞许道:

    “狄拉克,外面传言你是新生代第一天才,看来果然名不虚传。”

    狄拉克闻言顿时羞红了脸。

    在布鲁斯教授面前,没有谁有勇气敢自称天才,尤其还是第一天才。

    这时,李奇维笑道:

    “你分析的很对。”

    “关于t的解释,以你的能力,再研究几个小时应该就能搞明白。”

    “索性我就直接告诉你吧。”

    “假设当e=0时,说明此刻粒子的能量不再变化,成为【定态】。”

    “那么t就会趋于无穷大。”

    “什么样的时间量会是无穷大呢?”

    “那只能是能量的变化周期!”

    “此刻能量已经固定,意味着它永远不会改变,那么它的变化周期自然就是无穷大。”

    “所以,t不是指时间的标准差,而是指各个力学量的平均值的变化周期t。”

    “比如粒子的能量平均值在2秒内,就会改变一次,从x焦耳变到y焦耳。”

    “那么就说能量的t是2秒。”

    “现在回看公式。”

    “当粒子的能量平均值变化周期很小,即t很小时,说明在极短的时间间隔内,粒子的能量就会变化一次。”

    “而且由于t很小,导致e很大,所以粒子的能量值变化范围就会特别大。”

    “假设t是千万分之一秒。”

    “可能粒子的能量在千万分之一秒时还是10焦耳,到了千万分之二秒时就变成了一亿焦耳。”

    “到了千万分之三秒时,又变成了0.00001焦耳。”

    “因此,粒子能量的不确定性就非常非常大。”

    “这就是量子遂穿效应的本质。”

    “分子因为概率,总会有那么一次,其所具有的能量超过壁垒,从而穿越过去。”

    哗!

    狄拉克恍然大悟!

    原来时间-能量不确定性关系,竟然是这样理解的。

    粒子的状态变化的越快,则它的力学量不确定性越大。

    形象点理解就是:你抽奖的速度越快,中奖的概率就越大!

    当然,彩票连穿越都能预防,区区量子力学怎么可能攻破它的壁垒。

    此刻,狄拉克已经完全明白了不确定性原理。

    这个理论的神奇超越了想象。

    通过不确定性原理,能推导出很多匪夷所思的概念。

    其中最著名的一个概念,就是大名鼎鼎的“量子真空涨落”!

    和它紧密相关的,还有一个更加大名鼎鼎的概念:真空零点能。

    真空不空!

    虚空造物!

    人类的认知再一次被颠覆!

    李奇维忽然微微一笑。

    他已经同意薛定谔的邀请,在6月份访问柏林大学,并发表演讲。

    “演讲嘛,总要有点惊喜喽。”

    装逼如风,常伴吾身!

    ——

    1924年4月10日。

    李奇维在《自然》期刊上补充发表了时间-能量不确定性关系。

    论文一出,物理学界震动!

    这篇文章不仅完善了不确定性原理,更完美地解释了量子遂穿效应。

    “天啊!”

    “布鲁斯教授的灵感简直无穷无尽!”

    哥廷根大学。

    洪特和费米二人看完论文后,忍不住惊叹道:

    “布鲁斯教授太强了!”

    “不确定性原理竟然还有第二个公式!”

    玻恩苦笑一声,自嘲道:

    “这下我有点出丑喽。”

    “没想到我的解释是错的。”

    洪特安慰道:

    “教授,您太自谦了。”

    “没有您的答案,或许布鲁斯教授还想不到时间-能量不确定性关系呢。”

    “您又一次启发了布鲁斯教授。”

    玻恩哈哈一笑。

    莱比锡大学。

    海森堡虽然已经是教授级的人物了。

    但是他的性格没有变的多沉稳。

    量子遂穿效应和不确定性原理,让他的矩阵力学重放光彩。

    海森堡连给学生上课都是喜洋洋的。

    “同学们,矩阵力学才是量子力学的未来!”

    “从今天开始,我带着大家一起学习矩阵知识。”

    学生们哀嚎不已。

    至此,概率波和不确定性原理的正确性,得到了绝大多数人的支持!

    量子力学成为了真正能比肩相对论的伟大理论!

    关于它的研究,盛况空前,论文如井喷一般发表。

    (本章完)

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