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《1900:游走在欧洲的物理学霸》第593章 布鲁斯教授在,量子力学的天塌不了

    第593章布鲁斯教授在,量子力学的天塌不了!破解之道在广相!

    爱因斯坦的光盒实验震惊了众人。

    海森堡前脚刚刚总结了不确定性原理的各种应用,爱因斯坦后脚就提出质疑。

    这就是布鲁斯会议为什么是物理学至高会议的原因。

    科学思想尽情碰撞!

    哪怕是布鲁斯教授提出的理论,也要经受住考验。

    不知不觉,今天的会议已经逐渐分化出两派。

    一派以布鲁斯教授为首,坚持量子力学对世界本质的解释。

    另一派则是爱因斯坦和薛定谔二人,他们对量子力学有不同的解释,认为其并不完备。

    剩下的则是不同类型的吃瓜群众们。

    然而,大佬再怎么吃瓜那也是大佬。

    互补原理被实验证明,大家没啥可讨论的。

    而光盒实验就不同了,它属于思想实验,人人都可想象。

    众人纷纷发表自己的看法。

    费米问道:

    “爱因斯坦教授,我有一个问题。”

    “光子的质量明明为零,为什么逃逸一个光子后,光盒的质量会降低呢?”

    爱因斯坦笑着回答:

    “不,是光子的静止质量为零。”

    “根据狭义相对论中动量和能量的关系:e=(pc)+(mc),其中m就是光子的静质量。”

    “可以看出,如果光子的静质量不为零,则光子达不到光速。”

    “光子逃逸之所以造成质量下降,是因为光子因为狭义相对论效应具有动质量,其值为m=hv/c。”

    “例如红光光子的动质量大约是3x10^-36kg。”

    “所以,虽然光盒中装的是光子,由于光子一直以光速运动,会产生质量效应。”

    费米闻言恍然大悟。

    原来他并没有把相对论学透。

    天才如费米都这样,其他人可想而知。

    这个时代学习前沿科学还是很艰难的,必须跟对名师。

    不像后世,有各种公开检索资料,还有人专门分析。

    这时,爱因斯坦想到了什么,继续补充道:

    “关于光子的动质量,还有一个小故事。”

    “当初我和布鲁斯教授讨论问题时,他忽然想到可以用光的这种性质制造出太阳能宇宙飞船。”

    “简单点说,利用光子具有动量和质量的性质,让其撞击飞船的帆,持续给飞船提供动力。”

    “如此一来,就能解决宇宙长期航行的能源问题。”

    “毕竟宇宙中恒星还是很常见的,在恒星的影响范围内,光子随处可见。”

    “布鲁斯教授还为这种飞船取了个形象的名字:光子飞船。”

    哗!

    众人皆是震撼。

    原来布鲁斯教授创建狭义相对论时还有这样的趣事。

    很快,又有不少人针对光盒问题提出了自己的见解。

    但都被爱因斯坦轻松化解。

    大佬们内心泛起嘀咕:

    “难道不确定性原理真的错了?”

    “那对于量子力学的影响就太大了,堪称十八级大地震啊。”

    不确定性原理作为量子力学的核心原理,其重要性不言而喻。

    只是,布鲁斯教授真的会错吗?

    这一刻,“保李派”众人表情各异。

    海森堡脸色都憋红了。

    他觉得爱因斯坦教授就是故意在找茬。

    尤其是当他看到薛定谔脸上的笑容后,更是非常难受,认为在嘲笑自己。

    其实,海森堡有点小人之心度君子之腹了。

    薛定谔笑的原因是爱因斯坦刚刚告诉他为什么会想到这个实验。

    他觉得很有趣。

    爱因斯坦则更不会故意找海森堡麻烦了。

    在他看来,海森堡等人都是物理学界优秀的后辈,他很关心年轻学者的发展。

    真实历史上,爱因斯坦虽然反对量子力学的哥本哈根解释,但是他依然极力提名海森堡为诺奖候选人。

    并且还亲自在提名意见上写道:

    “以我的意见,该理论(不确定性原理)毫无疑问是一个真理。”

    但海森堡觉得爱因斯坦就是针对自己在质疑。

    所以,不确定性原理就是他的问题。

    他急的抓耳挠腮,却想不到怎么反驳。

    旁边的泡利也给不出什么意见。

    玻尔就沉稳多了。

    他对于不确定性原理是坚信不疑的。

    不仅仅是因为那是布鲁斯教授提出的理论,更因为它与量子力学一脉相承。

    玻尔作为量子力学的大佬,他相信自己的直觉和判断。

    所以,光盒实验一定存在问题!

    他静静地看着爱因斯坦教授画出的示意图,试图找出其中的漏洞。

    “光盒失去光子,导致能量变化。”

    “而能量变化就意味着质量变化。”

    “所以光盒的位置会上升,从刻度上能测出来。”

    “这个逻辑没什么问题。”

    “奇怪,我总觉得好像漏了什么重要的信息。”

    玻尔面色微动,他和真相就隔着一层窗户纸,却怎么也捅不破。

    忽然,海森堡和玻尔同时看向了他们最后的希望。

    有布鲁斯教授在,量子力学的天就塌不下来!

    果然,二人惊喜地发现,布鲁斯教授面带微笑,好像完全没有在意光盒实验。

    二人心中顿时觉得稳了。

    “布鲁斯教授肯定有破解之法。”

    此刻,爱因斯坦也终于把目光移向李奇维。

    众人也瞬间激动起来。

    大家都很好奇布鲁斯教授会怎么解释。

    这时,李奇维笑着开口道:

    “爱因斯坦教授,你是聪明反被聪明误啊。”

    爱因斯坦闻言一愣。

    这个思想实验是他在一次机缘巧合之下想到的。

    他自认为没有什么漏洞。

    但是布鲁斯那自信的语气和眼神,让他有点动摇了。

    李奇维继续说道:

    “刚刚爱因斯坦教授在回答费米的问题时,用到了狭义相对论的原理。”

    “那为什么不在光盒实验中考虑广义相对论呢?”

    哗!

    众人皆是一惊!

    光盒实验这么简单的实验怎么和广义相对论扯上关系。

    没有什么联系的点啊。

    “广义相对论是研究时空结构的理论。”

    “虽然它和狭义相对论合称相对论,但两者之间的联系很弱,完全可以当成两种不同的理论。”

    众人想不明白。

    爱因斯坦进入深度思考的状态。

    光盒实验仿佛真实存在一般,在他的大脑中运行。

    “考虑广相”

    一时间,爱因斯坦还没有反应过来。

    然而,玻尔闻言,却如醍醐灌顶一般。

    “天啊!”

    “我明白了!”

    “原来是这样!”

    玻尔的脸上露出了笑容。

    他看向爱因斯坦,心中笑道:

    “爱因斯坦教授听完答案,一定会懊恼的。”

    李奇维不再等众人反应,直接说道:

    “广义相对论有一个重要的推论:钟慢效应。”

    “引力越强的区域,时间越慢。”

    “对于地球而言,离地表越远,则受到的引力越弱,时间越快。”

    “根据简单的计算,假设一个钟放在房顶,另一个钟放在地板上。”

    “那么因为钟慢效应,地板上钟的时间会比房顶上钟的时间慢3x10^-16s。”

    “光盒实验中,光盒因光子逃逸,导致质量下降,由于光盒与弹簧相连,所以它的位置会上升。”

    “这时,根据钟慢效应,光盒内的钟表和光盒外的钟表就不再同步。”

    “所以,我们并不能准确测量出光子逃逸所需要的时间。”

    “时间-能量不确定性原理依然成立。”

    “光盒效应恰恰证明了相对论和量子力学之间,有某种内在的联系。”

    后世的卫星之所以需要用到非常精确的计时工具,就是因为广义相对论效应。

    卫星和地面之间的高度差产生的时间误差,不容忽视。

    哗!

    房间内顿时响起一阵惊呼!

    “天啊!”

    “原来答案这么简单!”

    “只要考虑广义相对论效应即可。”

    “我怎么没想到呢。”

    众人恍然大悟!

    这个解释简直无懈可击。

    布鲁斯教授果然是布鲁斯教授,他敏锐地抓住了所有人都忽视的细节。

    同时,众人又细细品味布鲁斯教授的那句话:相对论和量子力学或许有内在的联系。

    好像这两个理论某一天会被统一。

    然而,等到量子场论出现之后,怪事就来了。

    引力无论如何都无法被纳入量子场论的框架。

    明明它们之间有很多的联系,但就是不兼容。

    后世甚至有部分人认为,也许广义相对论是错的,才导致融合失败。

    不过,没有谁能创造一个取代广相的理论。

    海森堡脸色狂喜,好像是他自己回答出的一般。

    “我就知道布鲁斯教授一定可以!”

    “什么爱因斯坦,什么薛定谔,绑在一起也不如布鲁斯教授!”

    玻尔露出果然如此的神情。

    “可惜,差一点点我也想到了。”

    “仿佛这个答案似曾相识。”

    真实历史上,在第六届索尔维会议上,哥本哈根学派众人被爱因斯坦的光盒实验搞得措手不及。

    海森堡、泡利等人吓出一身冷汗。

    他们完全找不到反驳的地方。

    就连他们的带头大哥,玻尔也束手无策,面如死灰。

    当天会议结束后,爱因斯坦和玻尔返回酒店住处时,留下一张珍贵的照片。

    照片上,爱因斯坦大步流星地走着,脸上露出狡黠的笑容。

    而玻尔在一旁像小老弟一样,不停地询问:

    “光盒是否真的能运行?”

    “它是否意味着量子力学的终结?”

    爱因斯坦不紧不慢地笑着说道:

    “这既不是终极,也不是开始。”

    “我只是想证明量子力学前后矛盾,是不完备的。”

    那一晚,玻尔心烦意乱,彻夜未眠。

    他一直在思考光盒实验的每一处细节,最终灵光一闪,在“称重”上找到了突破口。

    相对论大师爱因斯坦却犯了一个相对论的错误。

    爱因斯坦听后,惊呆了。

    他总算明白刚刚那句“聪明反被聪明误”是什么意思了。

    他用狭义相对论解释了费米的疑问。

    却没想到用广义相对论解释自己的疑问。

    爱因斯坦立刻就意识到,是自己错了。

    他的实验确实没有考虑到广义相对论。

    于是,他苦笑道:

    “布鲁斯,你又一次说服了我。”

    “光盒实验无法证明不确定性原理有错误。”

    爱因斯坦不得不承认,量子力学的基础比他想象的牢固很多,不是那么轻易能否定的。

    洛伦兹笑着总结道:

    “爱因斯坦教授,你虽败犹荣。”

    “这个会场内,除了你,再也没有人能挑战布鲁斯教授了。”

    “我支持你!”

    “不能每次都让布鲁斯教授一个人唱独角戏。”

    “我们这么多物理学家聚在一起,难道还能输给布鲁斯教授一个人吗?”

    众人皆是一笑。

    “况且就算输了也是好事,那证明量子力学牢不可破。”

    “物理学的未来一片光明!”

    啪!

    会场内响起热烈的掌声。

    第一天的会议完美结束。

    众人在各自回去休息时,还意犹未尽地讨论着白天的内容。

    爱因斯坦和薛定谔走在一起。

    他感慨道:

    “量子力学应该没有什么问题了。”

    “我准备的问题都被布鲁斯解决了。”

    薛定谔今天可谓是大开眼界。

    爱因斯坦教授和布鲁斯教授的交锋太精彩了。

    他笑着说道:

    “教授,你真的认可不确定性原理了吗?”

    “你可是隐变量理论的提出者。”

    “不确定性原理或许就是某种隐变量的近似。”

    爱因斯坦轻轻一叹。

    他和李奇维在量子力学上属于理念之争。

    一方认为世界是确定的,另一方却认为是不确定的、概率的。

    这种“道”之层面的分歧,远不是一两个实验就能解决的。

    忽然,薛定谔说道:

    “教授,之前你在演讲时,我想到了一个思路,你看行不行。”

    “相对论作为比量子力学更早的理论,它的结论的可信度显然更高。”

    “那么,能不能试图找出,不确定性原理或者概率波理论中不满足相对论结论的部分呢。”

    “比如,光速不可超越,光速不变等等。”

    “如果能找到二者之间的矛盾,那么相对论和量子力学必然一个有问题。”

    爱因斯坦闻言,眼睛一亮。

    这倒是一个非常好的角度。

    他完全不需要直接找出不确定性原理的错误。

    如果能证明不确定性原理和已有的理论矛盾,反而更有说服力。

    这一晚,爱因斯坦有点失眠了,一个灵感在他的脑中缓缓成型。

    与此同时,所有人都在期待着第二天的会议。

    (本章完)

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