「首先我需要解釋一下,什麼是量子力學。」陸行舟開頭就說了個大家听得不是很懂的詞。
不管是英語還是德語,有個毛病那就是出現新詞匯的時候,必須要重新創造單詞。
當然量子力學英文和德文肯定是不一樣的,用德文是Quantenmeik,英文是quantum meics;
單獨解釋的話,Quanten也是量子的意思,meik卻是技工的意思。
而英文quantum也是量子的意思,meics卻是械修理工;技工;力學;機械學。
單詞雖然不一樣,但意思卻大差不差,翻譯成量子力學也非常準確。
但想要解釋清楚量子力學到底是什麼,可沒那麼容易。
在場的無數科學家,肯定听過單獨的quantum單詞。
量子一詞來自拉丁語quantus,意為「有多少」,代表「相當數量的某物質」,它最早是由德國物理學家M•普朗克在1900年提出的。
普朗克就在現場,大家只要是研究物理,肯定要看普朗克的論文呀。
所以陸行舟分別說出德文和英文兩種量子力學的詞匯後,眾人大致听懂一點,又感覺什麼都沒听懂。
這兩個詞結合在一起,大家肯定不會把meics當成機械師或者技工,肯定是力學了。
在很多人理解里,陸曉要講的就是一種微觀層面的力學?
這在以前可沒有人講過。
要想講清楚這些東西可有點困難。
不過對于準備已久的陸行舟來說,也不是沒可能。
他準備從時間線上開始講起。
要講量子力學,自然要從起源開始講。
那麼量子力學的起源到底是在哪里呢,又有多少人參與到了量子力學的發展當中?
陸行舟見到無數科學家迷茫的眼神,緩緩道︰「量子物理學的早期是以經典力學、原子結構解釋和電磁學來解釋量子現象的,牛頓、惠更斯、楊、麥克斯韋等人作出了重要貢獻。
在很早的時期,該領域的發展以兩種光的理論為標志,牛頓的(微粒說)和惠更斯的(波浪理論),我認為是這門學科的.asxs。」
無數科學家看陸行舟的眼神都不對勁了。
好家伙,陸行舟這是站在了一個非常高的高度,從科學歷史發展的角度來談他要說的課題啊。
量子力學在以前,肯定是沒有這個詞的。
那現在陸行舟先從牛頓開始講起,那就不簡單了。
台下無數人開始嗡嗡議論起來,都在猜測陸行舟要講的是什麼東西。
陸行舟現在講的大家還能听懂,就算不是物理專業的人,也知道他在說什麼。
所以科學家們都很感興趣地傾听著。
陸行舟繼續道︰「要講量子力學,那就一定要把他的前世今生都說清楚,這是一門正在發展的學科,可能以前沒有人總結過,但從現在開始,我會把我的想法告訴大家,讓大家認清楚這門學科。」
「我將量子力學分為前量子時代(16世紀-20世紀初),還有後量子時代,也就是從現在開始。」
好家伙,這下眾人都不知道說什麼好了。
陸行舟這是開宗立派啊!
還分了前後出來了。
並且把自己當成了時代的劃分。
不過倒是沒有人打斷陸行舟,因為一些物理學家已經听出來了,陸行舟要講的好像是非常了不得的東西。
尤其是物理研究比較深入的人,越能體會到陸行舟說的這些話是什麼含量。
當然也許陸行舟其實就是個跳梁小丑,在嘩眾取丑而已。
那接下來就要看陸行舟要說什麼干貨了。
要是陸行舟說的沒有讓他們滿意,那他們絕對是要憤然離場的,這種人組織的科學家聚會,不參加也罷。
陸行舟顯然有一顆大心髒,雖然沒有黑板,但現在並不是要說高深的物理理論,而是總結歷史,就容易說清楚的多了。
1672年牛頓提出了光的微粒理論,認為光是由粒子組成的。
1678年惠更斯提出他的光的波浪理論來挑戰牛頓。
1801年托馬斯-楊進行了雙縫實驗,確定了光作為一種波的存在,從而推翻了牛頓的粒子理論。
1807年艾蒂安-路易斯-馬盧斯發現了光的偏振現象。
1815年大衛-布魯斯特用數學方法描述了光的偏振。
1819年菲涅爾-阿拉戈(偏振干涉定律在菲涅爾的回憶錄中發表。
1821年菲涅爾提出了黑體的概念。
奧斯特對電磁學的發現開始了一連串的電動力學實驗,最終導致了麥克斯韋方程的發現。
1821年漢斯-克里斯蒂安-厄斯特德發現了電磁的存在,證實了電和磁之間的直接關系。
1823年安培完善了奧斯特的發現並提出了安培定律。
1860年古斯塔夫-基爾喬夫提出了「黑體輻射「這一術語。
1865年麥克斯韋提出了他的電動力學理論,從而將光確立為一種電磁波。他將光的傳播媒介描述為「以太「。
1892-1906年亨德里克-洛倫茨發展了洛倫茨以太理論。
在19世紀末,物理學家們對原子的物理學感到驚嘆。全世界科學界的焦點轉移到發現原子內部的結構。在這一時期,亞原子粒子、原子結構和放射性的概念開始出現。
1887年海因里希-赫茲在研究無線電波時發現了光電效應。
1895年威廉-倫琴意外地發現了X射線。
1896年亨利-貝克勒爾發現了鈾的放射性。
1896年佩特-塞曼發現了現在所謂的塞曼效應,即在磁場影響下光譜線的存在。
1897年J.J.湯姆森發現了電子;基于他的發現,提出了他的「梅花糕模型「的原子。
在陸行舟的娓娓道來下,很快從牛頓開始算起,將量子力學的發展過程梳理一遍。
馬上就梳理到了1900年!
剛才陸行舟其實已經提到了在場不少人,比如,這次協助陸行舟召開科學家會議的威廉倫琴。
還有塞曼效應,這可是和問問題的諾倫茨有關了。
塞曼效應的經典理論解釋是H.A.洛倫茲首先提出的。
歷史上將符合洛倫茲理論的譜線分裂現象稱為正常塞曼效應,而將其他不符合洛倫茲理論的譜線分裂現象稱為反常塞曼效應。
「到了1900年,我們的科技發展還在繼續,我認為現在已經來到了一個新時代,尤其是在量子力學上,1900年,普朗克先生,您提出普朗克輻射定律來解釋黑體的輻射發射,還提出了光子的量子化。」
「光子說光子的能量E=hv在量子力學當中,也有重要地位,另外諾倫茨先生,您在1902年通過洛倫特以太理論解釋了塞曼效應,還有愛因斯坦先生,解釋了光電效應,他將光視為粒子,因此提倡牛頓的微粒理論,他還像世界介紹了狹義相對論。」
說到了1905年,後續的所有研究,就都沒有誕生了。
先前陸行舟提到了很多科學家,被提到的人都臉色嚴肅。
那麼是不是陸行舟根據他們的研究,又推陳出新,研究出更多東西了呢?
接下來就是見真章的時候!
愛因斯坦早就接觸了量子力學了,只是沒想到陸行舟竟然總結得這麼好。
竟然從科學歷史的角度來闡述量子力學的誕生。
就算是一個什麼都不懂的外行,不是物理學專家,也能從剛才陸行舟提到的無數科學家名字和理論中意識到,他們即將見證了不得的大事!
這時候,陸行舟看了一眼不遠處的盧瑟福。
現在的盧瑟福還沒有提出金箔實驗,金箔實驗其實就是α射線散射實驗,用準直的α射線轟擊厚度為微米的金箔,發現絕大多數的α粒子都照直穿過薄金箔,偏轉很小,但有少數α粒子發生角度比湯姆生模型所預言的大得多的偏轉,大約有1/8000 的α粒子偏轉角大于90°,甚至觀察到偏轉角等于150°的散射,發現大角散射,更無法用湯姆森模型說明。
陸行舟介紹了金箔實驗,他雖然沒有做過,但卻能說出這個實驗的所有準確數據。
在場的無數科學家自然也不知道陸行舟到底有沒有做過這個實驗。
只是听了陸行舟描述的實驗過程和實驗結果,已經大致能知道,陸行舟的實驗過程沒問題,就是實驗現象讓人驚訝。
隨後陸行舟說道︰「根據金箔實驗,我得到了一些公式,還有一個微觀世界的模型,我證明了,微觀世界的原子,也有原子核存在,我建立了原子核模型。」
陸行舟也沒辦法,必須要讓他來說這些實驗。
否則後續的很多東西無法解釋清楚。
但要是正常時間線發展,這還要1911年,盧瑟福才可能提出原子核模型,做金箔實驗。
難道陸行舟還要等到1911年嘛。
這顯然不可能。
歷史上的索爾維會議,為什麼會是在1911年召開,其中很重要的原因就是,原子研究取得突破性進展啊。
就像是陸行舟總結的那樣,從牛頓時代開始。
從光開始研究。
到了愛因斯坦,又到了盧瑟福。
出現了太多成果,這些成果讓科學家認識到了微觀世界。
我們人的肉眼是看不到這些東西的,但是科學家通過各種實驗儀器,卻能夠研究物質的本質。
終于不再是以前哲學家推測的什麼以太了。
這麼大的事情發生,自然要召集無數物理學家都來德國開會。
現在卻不同,陸行舟是提前提供了資金,還發出了大量邀請函,不只是物理學的專家,把其他領域,比如生物學、物理學、地理學、天文學的專家都給找來了。
這些人能來,首先是威廉倫琴面子大,還有就是很好奇凱克的身份,不少人就是沖著凱克過來的。
要知道凱克發表的幾篇論文,還有拿出的藥物,那真是能活人無數的東西。
如果陸行舟是土生土長的德國人或者歐洲其他地方的人也可以,現在陸行舟絕對會更受歡迎,而不是大家要听听陸行舟的其他成果,讓陸行舟證明自己的能力。
既然大家都想看陸行舟拿出成果,那沒辦法,陸行舟只能把量子力學這個大殺器拿出來了。
金箔實驗介紹完,陸行舟繼續道︰「這個實驗,我會發表論文,如果各位有條件的話,也可以重復實驗,驗證我發現的是否正確。」
「我還做了其他實驗,發現了楊氏雙縫干涉實驗的一些新的現象。」
陸行舟說起楊氏雙縫干涉實驗,大家就來興趣了。
因為實驗真的很出名,這是托馬斯•楊在一兩百年前進行的一次光的干涉實驗,即著名的楊氏雙孔干涉實驗,並首次肯定了光的波動性。
但現在光到底是波還是粒子,因為愛因斯坦出現的原因,已經給出了答桉,它又是波又是粒子,也就是波粒二象性了。
陸行舟這次用了杰弗里-泰勒在1909年證明的單光子干涉模式的形成實驗。
將光源減弱到一個程度,在任何時間,最多只有一個光子通過雙狹縫,在這狀況下,他成功地證實,楊氏雙縫實驗仍舊能夠產生顯明的干涉圖桉。
當陸行舟將實驗步驟和過程都告訴在場無數科學家後,無數人開始倒吸涼氣。
因為假如光以單獨的粒子,通過雙縫,那按照以前的實驗理論,肯定是不會產生干涉了呀。
縫隙在哪里,背後的板子上,就會出現多少個痕跡才對。
可是實際結果卻讓在場無數人震驚,那就是光以單獨光子的形式穿過縫隙,最後卻會形成干涉,也就是波的形態。
這個實驗想要證明並不難,這里可是德國,科學發展在前沿,另外有威廉倫琴在,他可是物理學院的院長,還有物理實驗室。
本身就是研究光的大老。
陸行舟今天其實只說了兩個理論和現象兩個實驗,但給無數人留下了深刻印象。
大家已經想要馬上驗證最後一個實驗了,尤其是威廉倫琴。
因為剛才說到的雙縫干涉實驗,本身就牽扯到三百年前的兩位大牛,他們就是牛頓和惠根斯。
牛頓說,光是粒子,惠根斯說光是波,然後今年愛因斯坦說,你們兩都錯了,光是粒子也是波。
但現在陸行舟又推陳出新設計出新的實驗方法,將光子單獨發射,最後卻發現依舊會產生干涉。
那這到底是怎麼回事呢!
新的現象出現,無法被解釋,這意味著一個巨大的寶庫擺在大家面前,研究這個現象,也許就能找到規律和公式。
誰不想成為牛頓那樣的科學家呢。