第514章 石头岛顿悟!神秘的不等式!重大突破!捅破量子论的天!
1922年的物理诺奖震撼了世界。
这标志着相对论正式被学界承认。
它可以被写进大学乃至中学的官方教材之内了。
而李奇维的五大诺奖,更是傲视群雄,独霸天下。
三个物理诺奖、一个化学诺奖、一个和平诺奖。
远远超越了居里夫人的双诺奖,断层领先所有人。
这些奖项不仅体现了他惊才绝艳的智慧,也体现了他为世界大同而努力的广博胸怀。
可敬可佩!
有大佬感慨:
“恐怕只有牛顿爵士再世,才能和布鲁斯教授一战了。”
英国,卡文迪许实验室内。
今年的化学诺奖得主阿斯顿,向老大哥卢瑟福诉苦:
“哎,和布鲁斯教授同期获奖真是太惨了。”
“根本都没有人关注其它奖项了。”
“一人获得五个诺奖,实在太夸张了!”
阿斯顿发明的质谱仪,为发现大量同位素奠定了基础,所以他获得了今年的化学诺奖。
可惜,他的风头在布鲁斯教授面前,完全被众人忽略了。
有苦说不出啊。
卢瑟福笑着安慰道:
“哈哈,如果你只想比诺奖数量,我认为还是有机会的。”
“布鲁斯只专注于理论物理,这个方向本来就非常难以出现成果。”
“他之所以能频繁得奖,是因为他足够强大。”
“而原子学就不一样了,还有太多的未知现象等待发掘。”
“而且并不需要多么高深的数理基础。”
“我认为,未来原子学领域一定会出现成果井喷的现象。”
卢瑟福不愧是实验派的大佬。
他的分析一针见血,而且极其有预见性。
真实历史上,在量子力学之后,就迎来了原子研究的爆发期。
诞生了很多诺奖级的成果。
而且,这些成果都和量子力学有着千丝万缕的联系。
它的重要性可见一斑。
但是,量子力学的诞生和完善,可不是一帆风顺的,而是充满了质疑和争议。
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1922年11月20日。
海森堡从量子研究所返回德国。
可能是由于水土不服,他自从来了英国后,身体一直不怎么好,经常有些头疼脑热的。
只不过这次比较严重,他甚至已经不能正常思考工作了。
李奇维一看,这可不得了。
哪怕在现在这个时间点,医学技术有了很大的提高,严重的感冒发烧依然是棘手的病症。
每年都有很多人因此而丧生,绝对不能大意。
所以,李奇维就批准海森堡回家休养一段时间,过完这个年后再回来。
反正海森堡的研究课题是理论方向的,即使不在实验室,也能正常研究,只不过没人讨论而已。
海森堡本来强撑着说没事,但是在李奇维的严厉坚持下,他只好乖乖听话。
他也知道这是布鲁斯教授在关心自己。
“身体是科研的本钱。”
从比利时开往德国的火车上,海森堡一个人坐在座位上,静静地看着窗外。
11月的比利时,正是紫罗兰最绚烂的日子。
目光所及,好似一片紫海荡漾起微微的波澜,浪漫而美丽。
但是眼前的美景,没有吸引到海森堡。
他的思绪早已不知飞向何方。
李奇维再获诺奖的消息,让海森堡的心境跌宕起伏。
他本来就是一个敏感的人,具有极强的自尊心。
他内心固执地认为,既然成为了布鲁斯教授的博士后,那就一定不能丢人。
要是做不出创新性的成果,别人一定会耻笑他。
所以,海森堡的压力可想而知。
其实这些压力,都是他强行施加给自己的。
要是他能有威尔逊的心态,估计身体都不会生病。
而且他选择的课题,还是当前最火热的量子论。
那些简单的方向,早都被人研究过了。
目前最具有突破性的,只有布鲁斯教授预言的量子论重构。
海森堡就瞄准了这个目标!
只是,太难了。
他深深叹了一口气。
即便布鲁斯教授已经给出了提示,但是他到现在还是毫无头绪。
他无法把原子发射光谱的频率和概率联系在一起。
....
..
这时,海森堡的对面,一个年轻漂亮的姑娘,眨了眨大眼睛,充满了好奇。
眼前这个男人带给她一种无法言表的神秘感觉。
明明有着这么美的风景,对方却表现的非常忧郁。
就好像一首贝多芬的音乐。
极致、深沉、偏执、但又充满一种向上的力量......
令人兴奋。
于是,她忍不住打招呼,主动问道:
“哈喽,我叫舒马赫。”
“你是不喜欢紫罗兰吗?”
海森堡闻言,瞬间从胡思乱想中惊醒。
他有点惊讶。
“好漂亮的女生!”
难道这个女孩是在对自己说话?
他左右看了看,好像确实是这样。
于是,他连忙说道:
“抱歉,我刚刚在走神。”
“你好,我叫海森堡。”
舒马赫甜美地笑了笑,又问了一遍:
“我看你不是很开心。”
“你是不喜欢紫罗兰吗?”
“我每次从比利时回德国,最喜欢的就是这一段路程。”
“这里的花特别漂亮。”
海森堡看见美女有点害羞,说道:
“哦,不是,我只是在想一些工作上的事情。”
“不,也不对,我好像确实没怎么接触过花。”
“谈不上什么喜欢。”
“哦!不不,我不是那个意思。”
“这些花很漂亮,只是......”
海森堡语无伦次地解释,他害怕说错话,引得对方不高兴。
结果却越说越不对劲。
说完,他又偷偷看了一眼舒马赫,小心脏扑通扑通地跳。
果然,舔狗不分智商。
舒马赫噗嗤一笑,觉得非常有意思。
她跟着父亲到处游历,从未见过这样特别的年轻人。
长相英俊,有绅士风度,最关键的是,有一种智慧的气息。
她想深入了解对方的一切。
“没关系。”
“你的工作是什么,很难吗?”
海森堡表面谦虚,但内心有点小激动。
“我是研究物理的。”
哇!
舒马赫大叫一声,又连忙捂住嘴,煞是可爱。
“天啊!”
“你竟然是物理学家哎!”
“好厉害哦!”
海森堡听后,瞬间羞红了脸,口干舌燥的,他感觉思想都乱了。
同时,他还有点羞愧。
以他现在的水平,哪里有资格称得上物理学家啊。
不过,在舒马赫面前,他却怎么也开不了口解释。
这时,舒马赫就像个好奇宝宝,连忙又问道:
“那你知道布鲁斯教授吗?”
“我和我父亲都是他的粉丝。”
“哎,好想能有机会见他一面啊。”
“我想看看这个世界上最聪明的大脑是什么样的。”
海森堡心中更加激动了。
他不是装逼胜似装逼地说道:
“额,那个,我现在就是布鲁斯教授手下的博士后。”
哗!
舒马赫瞪大了双眼,全然不可置信。
这也太巧了吧!
此刻,她对海森堡的好感度已经爆表了。
既忧郁又博学,还是布鲁斯教授的学生。
“天啊!太完美了!”
于是,二人很快就熟悉起来。
舒马赫也是德国人,她的父亲是柏林大学的经济学教授。
所以,她有机会经常跟着父亲到世界各地开会。
比如这一次的比利时会议,她就是跟父亲一起去的。
这些经历拓展了舒马赫的思维和眼界。
她对于世界,并不是如其他女生一般无知。
她也更明白海森堡这样的年轻人是多么的优秀。
“海森堡,你喜欢音乐吗?”
海森堡谦虚道:
“略懂一点钢琴。”
他确实是在谦虚。
由于家庭条件优渥,海森堡从小受到的是精英教育。
不仅仅是科学知识,弹琴、爬山、滑雪、露营,他都接触过。
他在十三岁时就能挥洒自如地演奏贝多芬、李斯特等大师的经典乐曲了。
物理学家会乐器在这个时代不是什么新鲜事。
比如爱因斯坦就拉的一手好小提琴,普朗克是管风琴大师。
果
然,懂音乐的物理学家很容易把妹。
舒马赫已经彻底沦陷在海森堡的才华之中。
二人有着共同的爱好和话题,那就是音乐。
海森堡此刻也不忧郁了,重构量子论早被他抛到了九霄云外。
这时,他忽然发现舒马赫的手中拿着一本笔记。
于是,他好奇地问道:
“你喜欢写日记吗?”
舒马赫无奈地“嗨”了一声,苦着脸说道:
“我的父亲为了培养我,让我把每次行程都以记账的形式记录下来。”
“比如某天走了多长的路,讨论学术内容的时间是多少等等。”
“按照一一对应的关系,用表格整理好。”
“他说利用这种方式可以帮助他在离散的数据中找到一些规律。”
海森堡点了点头,他感觉脑子里好像闪过一丝东西,但是瞬间就不见了。
他笑着说道:
“你的父亲果然不愧是经济学家。”
“这种思想还挺有意思的。”
接着,他又好奇地问道:
“那为什么需要你来记呢?”
舒马赫学着她父亲的样子,假装严厉地说道:
“你什么活都不干,我为什么还要把你带着身边。”
说罢,二人哈哈大笑。
欢快的气氛充斥着车厢。
这趟旅途不再寂寞。
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海森堡回到家乡维尔茨堡后,病情果然得到了好转。
他和舒马赫互相留下了联系方式。
于是,他在痊愈之后,鼓起勇气,邀请舒马赫一起去赏花。
结果,更悲催的事情来了。
他竟然对花粉过敏!
泡妞事业直接中道崩殂了。
舒马赫没有失落,反而噗嗤一笑:
“没关系,幸好你没有对音乐过敏。”
佳人嫣然一笑,海森堡被迷的神魂颠倒。
但是脸肿成猪头的他,只能继续回家休息了。
即便休息,海森堡也没有放弃自己的物理研究。
不过,这一次,他选择彻底闭关。
12月初。
海森堡来到德国北部沿海地区,找到一个没有花花草草的石头岛,与世隔绝。
浩瀚无垠的大海,略微刺骨的寒风,让他的浮躁的心境逐渐安静下来。
他心无旁骛,沉浸在对量子论的思考中。
海森堡很清楚,虽然布鲁斯教授提出了重构量子论的方向。
但是这个方向太缥缈了。
强如他的师兄泡利,也是尝试了一段时间后就放弃了。
泡利甚至直接对布鲁斯教授说道:
“教授,我认为你的方向是错误的。”
“我觉得应该还有什么潜在的因素没有找出来。”
众人都佩服泡利的勇气。
果然是牛逼哄哄的。
但是布鲁斯教授一句话,就让泡利偃旗息鼓了。
“哦?”
“那你认为还遗留什么因素?”
泡利哑口无言。
“额,额......”
“算了,反正我不想研究重构量子论。”
“我对查德威克发现的那个现象很感兴趣。”
“β衰变或许并不是那么简单的过程。”
“也许我能搞清楚弱力的问题。”
众人哈哈大笑。
泡利不以为意。
内心不屑道:笑屁,一群渣渣。
海森堡想到那些场景就会心一笑。
不过,越难才越有挑战性。
否则,他凭什么能名震物理学界呢?
海森堡对于重构量子论,快要达到走火入魔的程度了。
石头岛上无岁月。
日子就这样一天天过去。
忽然!
某一天,海森堡的脑海中浮现出一抹甜蜜的记忆。
舒马赫的音容笑貌仿佛出现在眼前。
“你在写日记吗?”
“哎,我是在记账。”
“我父亲说记账能帮助他发现一些规律。”
规律?
记账!
哗!
海森堡思绪爆发,终于抓住了那一抹灵感。
他突然变得激动起来,连忙找到纸笔。
“我要通过记账的方式,把所有数据整合在一起!”
海森堡深吸一口气,让大脑放松下来。
他一边喃喃自语
,心中默念分析,一边在纸上写下结果。
以最简单的氢原子为例。
首先是原子吸收和发射光谱的频率。
假设氢原子中的电子一共有4个不同的能级。
即能级为1、2、3、4。
那么它一共能发出多少种不同频率的电磁波呢?
海森堡开始用记账的方式,用顺序写下来:
【从低能级跃迁到高能级的电磁波,属于吸收光谱。】
v12、v13、v14;
v23、v24;
v34;
【从高能级跃迁到低能级的电磁波,属于发射光谱。】
v21、v31、v41;
v32、v42;
v43;
若氢原子一共有n个轨道,则它的所有频率可以写成一个数组:vmn。
同理,根据光谱强度,得到的所有频率电磁波出现的概率,也可以写成一个数组。
用g表示概率,则该数组为gmn。
且,vmn和gmn是一一对应的关系。
此刻,海森堡的大脑无比轻灵。
布鲁斯教授提出的唯二可观测的量,被他整理成两个对应的数组。
这样看起来就非常整齐。
下一步,就是研究两个数组之间的关系。
这时,他想到了当初布鲁斯教授发现量子概念时,最重要的一个过程:
简谐振子!
这是物理学中的一个完美模型,有点像后世的“质点”概念。
简谐振子就是把质点挂在弹簧上,做正弦或者余弦曲线的往复运动的物理模型。
当时李奇维就是用这个概念,解释了热能的辐射和吸收,提出量子。
物理学领域,有很多现象都可以描述成大量简谐振子的组合。
比如构成晶体的粒子的振动等。
形象地理解,可以类比成数学中的傅里叶变换。
它能把任意复杂的函数,最终都变成sin、cos这种简单的函数组合。
而简谐振子是把复杂的物理过程,变换成简谐振子的运动。
这样处理起来就非常简单了。
海森堡越想越激动,他的思维运转的也越来越快。
他首先假设:不同频率的电磁波,都是由不同频率的简谐振子发出的。
简谐振子具有两个重要的物理量:动量【p】和偏离原点的位移【d】。
由于简谐振子是电磁波,所以它们的物理量也就变成了数组的形式。
即p是一个数组,d也是一个数组。
很快,海森堡就写出了一个奇怪的东西。
一个大框内,整齐地排列着vmn和gmn的数据。
他开始尝试各种运算,来研究p和d之间的关系。
忽然,他发现了一个极其匪夷所思的现象:
【p乘以d】竟然不等于【d乘以p】!
用数学语言表示就是:pxd≠dxp!
哗!
海森堡直接懵逼了!
这怎么可能?
乘法应该满足交换律的啊!
1x2=2x1,这是小学生都知道的公式。
但是他竟然推导出不相等的交换律了。
“老天啊!”
“我该不会算错了吧!”
海森堡不信邪,又仔细地重新算了一遍。
结果让他骇然了!
他没有算错,就是不相等!
此刻,海森堡的心脏扑通扑通地跳。
他觉得自己发现了什么了不得的东西。
他甚至情不自禁地喊出:
“泡利师兄,你快帮我看看,这个公式是怎么回事?”
等了半天也没有人回答。
海森堡这才反应过来,他现在是闭关与世隔绝的状态。
整个岛上只有他一个人。
亲爱的泡利师兄还不知道在哪?人呢。
不过,虽然没有人分享,他知道自己在重构量子论上肯定有了巨大的突破。
这源自于他强烈的物理直觉!
石头岛上的寒风吹的更凛冽了,但是他的内心却是一片火热。
这一刻,海森堡忽然有种想仰天长啸的冲动。
他要发泄这段时间,心中一直压抑的苦闷、黑暗。
“我要捅破这量子论的天!”
“我要踏碎这量子论的地!”
“now,say my name!”
极其中二的豪言
壮志,甚至镇压的大海都不敢翻滚波涛。
海森堡单薄的身影,立于巨石之上。
这一刻,他的自信,仿佛能撼动整个天地!
要是舒马赫在这里,估计当场就会被征服。
足足装了三分钟,海森堡就由于太冷而躲进了房屋内。
有了这么重大的发现后,他开始珍惜自己的健康了。
要是论文还没发表,就突然嘎了,那么他绝对会死不瞑目。
接下来,海森堡用了两天时间,把他的想法写成了详细的论文。
本来他准备现在就返回英国,让布鲁斯教授指点一下。
那个神秘的不遵守乘法交换律的东西到底是什么。
海森堡觉得以布鲁斯教授的博学,肯定知道这玩意。
毕竟连黎曼几何那么难的东西,对方都能轻松掌握运用。
但是他转念一想,已经临近新年了。
现在再去伦敦估计就来不及了。
布鲁斯教授那么忙,也许又被各方大佬请去演讲了。
所以,他最后决定,还是回慕尼黑,干脆让索末菲教授先看看。
对方虽然不如布鲁斯教授,但是毕竟见多识广,也许就能解答他的疑惑。
更重要的是,索末菲是他的博士导师。
他迫切地想要证明给导师看。
“维恩教授对我的评级是片面的!”
海森堡最后看了一眼石头岛,眼中似有柔情。
这里虽然光秃秃的,但是在他眼里,却有世间最美的风景。
他在这里呆的时间不长,却留下了永生难忘的记忆。
石头岛,见证了他的崛起!
“再见了!”
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1922年12月26日。
海森堡一路马不停蹄,终于赶到了慕尼黑大学。
人逢喜事精神爽。
他一点也感觉不到累,浑身因为兴奋而充满了力量。
他轻车熟路地来到物理系。
甚至有不少低届的学生向他打招呼。
“海森堡师兄!”
“海森堡博士!”
毕竟,他可是布鲁斯教授的博士后,能在量子研究所工作的牛逼人物。
很快,他就来到了索末菲的办公室前。
咚咚咚!
“请进!”
熟悉的声音传来,海森堡轻轻吸了一口气,压抑住心中的激动。
他推开门,却吃了一惊。
房间内除了索末菲教授外,竟然还有三个人。
泡利、玻恩、维恩。
一时间,他都忘记该怎么打招呼了。
泡利倒是自来熟,他惊喜地喊道:
“哎呀,海森堡,你怎么来了。”
“你不是花粉过敏,去岛上修养了吗?”
海森堡有点尴尬。
“哈哈,现在已经好了。”
索末菲笑着问道:
“海森堡,你今天来是有什么事情吗?”
海森堡朝泡利等人眼神致意后,走到索末菲的面前,说道:
“教授,我在岛上闲的无聊,研究了一点东西出来。”
“想请您帮我看看。”
哗!
索末菲等人皆是一惊。
什么东西需要海森堡特意赶来?
几人都来了兴趣。