第512章 不可测量即不存在!量子力学时代即将到来!指引物理群星!
在科学领域,有一个很重要的原则,名为“奥卡姆剃刀原理”。
它的核心观点是:如无必要,勿增实体。
什么意思呢?
举个形象的例子解释。
这个世界上有没有灵魂呢?
对于科学家们而言,认为是没有的。
因为我们无法用任何测量手段观察到灵魂的存在。
灵魂也不能影响到现实世界。
所以,灵魂对于科学而言,就是非必要的。
那么根据奥卡姆剃刀原理,我们就不要增加灵魂这个概念。
这并非一定说灵魂概念就是错的。
而是去掉它,可以让世界逻辑运转的更简洁。
再比如地心说和日心说。
地心说为了描述太阳系内天体围绕地球的运动,需要引入几百个同心圆。
计算起来极度繁琐复杂。
但是日心说,通过万有引力定律和椭圆轨道,简单清晰地阐述了所有天体的运动。
而且一旦发现新的天体,不需要像地心说那样重新修改理论,直接就能计算出它的轨道,非常方便。
这难道说明地心说是错的吗?
其实不然。
你如果非要把地球当成太阳系的中心,其实也可以描述运动方程。
但是那么多的同心圆属实没有必要。
物理学家有更简洁的公式表达。
所以,根据奥卡姆剃刀原理,我们就应该抛弃地心说。
这个原理与物理学家追求简洁且完美的心理相得益彰。
因此,它才会被无数人接受。
量子论也是这种情况。
如果能仅从原子发射光谱的频率和强度,就推导出现有量子论的所有结论。
那么诸如轨道量子化、能级等概念,就不需要存在了。
这也并非说这些概念就是错误的,而是它们不需要单独假设。
李奇维提出的两个可观测的量,无疑更加的合理和简单。
所以,在场众人才会特别惊讶。
这表示重构量子论将出现了曙光。
现在已经有了明确的方向!
“布鲁斯教授果然恐怖如斯!”
这时,伊蕾娜问道:
“教授,我有一个问题。”
“在您的相对论中,你把光速不变原理和相对性原理当成基本公理。”
“然后从这两个公理出发,推导出相对论的所有结论。”
“为什么到了量子论,您就很排斥把轨道量子化和能级当成基本公理呢?”
“这两个理论有什么区别吗?”
众人闻言都不约而同地点点头。
伊蕾娜的问题很有意思。
同样是公理,为什么轨道量子化就需要慎重对待呢。
李奇维笑了笑,说道:
“不错,伊蕾娜你提的问题非常好。”
“我可以从两个层面回答你。”
“第一,狭相和广相的两大公理,它们虽然是公理,但是却有坚实的实验基础或者思想实验。”
“光速不变原理,是通过实验测量出来的。”
“相对性原理在宏观世界中很容易想象其图景。”
“而量子论中的轨道量子化,虽然有角动量量子化这个实验支持,但电子绕核角动量本身就是一种猜测。”
“我们依然是在用宏观的物理概念,去套用电子的行为。”
“我对这一点,始终保持谨慎的态度。”
“第二,相对论是逻辑极其自洽的理论。”
“目前为止,在它的适用范围内,相对论可以解释一切现象。”
“但是量子论依然还遗留不少问题。”
“这说明它并不是完美的理论。”
“当然,我从来没有说过重构量子论就一定是正确的方向。”
“这只是我的物理直觉。”
“也许量子论在现有的理论基础上继续发展下去,也能变得完善。”
“现在有不少物理学家就是这样干的。”
伊蕾娜听完,露出原来如此的表情。
她崇拜地看着布鲁斯教授。
这才是科学家该有的态度。
永远不满足于现有的成果,探索理论的极限。
就在众人静静思考时,海森堡想到了自己以前的某些看法。
于是,他鼓起勇气,大胆地说道:
“教授,可不可以这样认为。”
“因为量子论是研究电子这种微观粒子的理论。”
“人类目前无法通过肉眼或者其它仪器观测到电子的运动方式。”
“所以,对于研究者而言,看不到就表示没有或者不存在。”
“同理,测量不到的物理量,也是不存在的。”
“这会不会是量子论的底层思想。”
“就如奥卡姆剃刀原理描述的那样。”
哗!
海森堡的话让众人惊讶不已。
这简直比布鲁斯教授的观点还要激进啊!
就是听起来有点扯淡。
“看不见就不存在?”
“我们人类看不见电磁波,但是电磁波确确实实存在啊。”
“可能海森堡口中的【看】不是单纯地指用眼睛看。”
“而更像是一种观测或者测量行为。”
“......”
众人议论纷纷。
薛定谔好奇地看着海森堡。
经过短暂的接触,他觉得眼前这个年轻人虽然表面很害羞,但是内心极其要强。
而且他还认为对方对于重构量子论有一种病态的执着。
所以,薛定谔在内心给出一个评价:没长大的天才孩子。
泡利则是霸气地扫视一圈,众人莫敢与之对视。
海森堡的这个观点,之前就已经对他说过了。
现在配合布鲁斯教授提出的两大可观测量,越发显得这句话很有物理思想的韵味。
李奇维面带微笑看着海森堡,心中感慨。
有些天才的天赋,是肉眼可见的溢出。
海森堡无疑就是这样的天才。
他所说的不可观测的量就是不存在的,正是后来量子力学的核心思想之一。
甚至在其基础上,又进化出更匪夷所思的思想:即便是可观测的量,在测量之前,也可认为它不存在。
这有点玄学的味道了。
此时,李奇维笑着夸奖道:
“非常新颖且大胆的想法。”
“海森堡,我觉得你在量子论上很有天赋。”
“或许你可以考虑研究这个方向,”
听到布鲁斯教授的称赞,海森堡内心美滋滋的。
他早都在决定好了。
“教授,您说的正是我所想的。”
很快,众人开始热烈地讨论起来。
他们现在就好像守着宝山却得不到的苦命人。
布鲁斯教授虽然找到了两个可观测的量,但是它们到底有什么奥秘,在场的谁也不知道。
甚至不少人觉得这个方向可能有问题。
“仅从光谱的频率和强度,能推导出什么呢?”
“难道量子论发展到最后,会变成光谱学吗?”
虽然布鲁斯教授的狭义相对论和广义相对论也只有两个公理。
但这完全不是一回事。
相对论是以经典力学体系为基点的,它有很多可以参考的地方。
而量子论则是重新打了一块新的地基。
薛定谔、泡利、伊蕾娜等人,也毫无头绪。
他们这时才真正明白,重构量子论绝对不是一件简单的事情。
只有海森堡若有所思,但怎么也抓不住那一抹灵感。
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接下来的日子,海森堡逐渐适应了在量子研究所内的生活。
虽然他性格内向,但是他比较礼貌,很少和别人起冲突,也不会嘴碎议论别人。
相比泡利,他显然更受大家的欢迎。
只是有一点,为众人所诟病。
那就是海森堡实在太敏感了。
只要有人指出了他的错误,他就会非常激动,有时甚至都快要哭出来了。
这让同事们非常尴尬。
“哥们也太脆弱了吧。”
只有泡利理解这个师弟。
他知道对方太想要证明自己了。
天才的头衔,既然荣誉也是枷锁。
就在海森堡默默努力,等待化茧成蝶的那一刻时。
物理学的发展没有停缓下来,又接连出现几个重磅成果。
第一个。
原子学大佬卢瑟福教授的女婿福勒,提出了“热力学第零定律”。
该定律指出:如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。
形象点说,温度计就是根据这个定律制造出来的。
这个定律虽然提出的时间很迟,但是它却比已有的热力学三定律都更为基本。
福勒在论文中,系统地阐述了这条看起来很简单定律的重要性。
有了它的补充,热力学在数学逻辑上就没有漏洞了。
从此,热力学三定律就变成了热力学四定律。
热力学大佬能斯特公开发文表示:
“这是热力学领域的重大突破。”
福勒也因此名声大噪,摆脱了他被岳父照顾的嫌疑。
毕竟卢瑟福在热力学领域可没有什么建树。
不过,他还是把狄拉克推荐给福勒当博士生。
第二个。
在欧洲深造的樱花国物理学者仁科芳雄,一鸣惊人。
他和瑞典物理学家克莱因,共同发表了“克莱因-仁科公式”。
自从吴-康普顿效应被发现后,不少物理学家开始利用它研究各种射线与物质的相互作用。
其中γ射线在与物质作用后,会被吸收。
这是由自由电子与γ射线发生吴-康普顿散射所引起的。
而克莱因-仁科公式可以从理论上计算出γ射线的吸收系数。
有了这个公式,物理学家就能定量地研究γ射线的作用机理。
真实历史上,赵忠尧在做相关实验时,发现实验结果不符合克莱因-仁科公式的预测。
γ射线存在一种反常吸收的现象。
这就是后来正电子被发现的契机。
所以,克莱因-仁科公式具有重要的意义。
仁科芳雄的消息传回樱花国内后,立刻引发轰动。
长冈半太郎喜极而泣,宣扬道:
“这是樱花国在物理学领域零的突破!”
“仁科芳雄是樱花国的英雄!”
樱花国也成为了自华夏、印度之后,第三个在国际上发表著名物理论文的国家。
华夏科学界众人无不感慨:
“原来樱花国在科学领域与我们相差这么大啊。”
“就这点成果,瞧把小樱子们给激动的。”
“不知道的还以为仁科芳雄获得诺奖了呢。”
华夏的科学实力早已今非昔比。
第三个。
查德威克发现了一个十分奇特的实验现象:
原子核发生β衰变的能谱,不是理论所预测的分立谱,而是逐渐衰减的连续谱。
但是根据现有的质子-中子模型,结合反应前后的能量守恒定律,可以从理论上计算出,能谱应该是分立的。
而现在,实验与理论不符。
这说明要么是质子-中子模型错了,要么是能量守恒定律错了。
论文一出,瞬间震惊了物理学界。
“这太不可思议了。”
查德威克苦尽甘来,终于发表了重磅性的成果。
不过,他带来的问题却是致命性的。
玻尔第一时间发表了名为《β射线谱和能量守恒》的论文。
他在文中大胆地指出:能量守恒定律错了!它不适用于微观粒子的能量变化过程。
这简直比查德威克的论文还要骇人!
众人忽然发现,这已经是玻尔教授第二次炮轰能量守恒定律了。
很多人不由得好奇:
“玻尔教授咋就非要和能量守恒定律过不去呢?”
不过,也有人猜测,玻尔是不愿意质疑他导师的质子-中子理论。
物理学界对此发生热烈的讨论。
很快,原子学第一大佬卢瑟福出面了。
他公开表示:
“质子-中子模型和能量守恒定律都没有错。”
“查德威克的发现,很有可能和布鲁斯教授提出的弱力存在关系。”
他的观点受到了众多物理学大佬的认同。
真实历史上,查德威克的这个奇特发现,引出了后来的中微子和弱力机理。
对于众人的讨论,李奇维没有公开发表意见。
他现在的大部分精力,都投入到了万有理论之中。
哪怕是接下来的量子力学,他也只想在几个关键节点上给予启示。
这也是他指点德布罗意和海森堡,而不是亲自发表论文的原因。
不过,这并不表示李奇维就不关注量子力学了。
相反,量子力学在对世界本质的诠释上,对万有理论极具参考意义。
所以,李奇维依然会指引着天才们,一起开启20世纪初理论物理学的最后盛宴!
他要亲身体会这场人类历史上最璀璨的科学论道!
“吸纳众天才之思想,为我所用!”