1912年,丹麥一個(gè)天才年輕人,竟然借助一個(gè)數(shù)學(xué)界的非主流公式,挑釁物理學(xué)巨人麥克斯韋,連發(fā)3篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文,一己之力掀翻了200多年的物理學(xué)根基。甚至連愛因斯坦,都在他面前輸?shù)靡粩⊥康兀?br>
他,叫玻爾——量子論奠基人!
1911年,玻爾到劍橋求學(xué),第一件事就是去拜訪大名鼎鼎的物理學(xué)家湯姆遜。
湯姆遜表面很熱情,但卻眼高于頂,對(duì)玻爾的論文看都懶得看一眼。
玻爾對(duì)劍橋極度失望,準(zhǔn)備打道回府。機(jī)緣巧合下,他遇見了剛從第一屆索爾維會(huì)議歸來的物理學(xué)家盧瑟福。
盧瑟福一眼看出玻爾天賦異稟,二話不說給了他一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的名額,邀請(qǐng)他到曼徹斯特。
當(dāng)時(shí),盧瑟福在研究原子,提出了一個(gè)行星系統(tǒng)模型,看起來很完美。
只是,有一個(gè)小問題——
根據(jù)麥克斯韋理論,如果原子按照盧瑟福模型來運(yùn)行,宇宙將會(huì)瞬間毀滅!
盧瑟福模型是這樣的,原子中,原子核在中心,電子在四周沿著特定軌道運(yùn)行,像是一個(gè)行星系統(tǒng)。
而根據(jù)麥克斯韋理論,兩者之間會(huì)放射出強(qiáng)烈的電磁輻射,導(dǎo)致電子一點(diǎn)點(diǎn)失去自己的能量,不得不縮小運(yùn)行半徑,直至最終墜毀在原子核上——也就是說,電子轉(zhuǎn)著轉(zhuǎn)著……掉下來了!
世界是由原子組成的,所有原子都這樣搞的話,整個(gè)宇宙肯定會(huì)毀于一旦,不復(fù)存在!
這當(dāng)然是不可能的!
肯定有人錯(cuò)了——是麥克斯韋?還是盧瑟福。
無論怎么看,錯(cuò)的人似乎都應(yīng)該是盧瑟福,因?yàn)辂溈怂鬼f太偉大了,那是一個(gè)比肩牛頓的神祗,根本不容置疑!
然而,玻爾卻非要質(zhì)疑麥克斯韋,還要完全地拋棄他。
當(dāng)然,玻爾并非盲目崇拜自己的老師盧瑟福,而是他敏銳洞察到,在原子這樣小的層次上,麥克斯韋經(jīng)典理論將不再成立,必須引入一個(gè)革命性的思想——普朗克量子!
想出這個(gè)顛覆性理論還不是最難的,如何用它去解釋原子的行為才是關(guān)鍵,難逾登天!
這個(gè)問題,玻爾想了1年也沒想明白。
直到1913年,他偶然得知了巴爾末公式。
這是一個(gè)數(shù)學(xué)界的公式,用于表示氫原子譜線波長(zhǎng)的,是一個(gè)非主流公式——非主流到玻爾聞所未聞。
但當(dāng)玻爾看到這個(gè)公式時(shí),一下子豁然開朗。就像他自己說的那樣:“當(dāng)我一看見巴爾末公式,一切就都再清楚不過了!”
大家都知道,任何元素在被加熱時(shí)都會(huì)釋放出不同的焰火顏色,比如鈉鹽是黃色,鉀鹽呈紫色。它們會(huì)產(chǎn)生特定的唯一譜線。巴爾末公式,就是把這些雜亂無章的光譜線波長(zhǎng)公式了出來。
玻爾靈感迸發(fā),將普朗克量子引入進(jìn)來,產(chǎn)生了一個(gè)大膽的想法——
原子內(nèi)部只能釋放特定量的能量,說明電子只能在特定的勢(shì)能位置間轉(zhuǎn)換。也就是說,電子只能按照某些“確定的”軌道運(yùn)行,只能釋放出符合巴爾末公式的能量。
這是什么意思呢?
比如一個(gè)人100公斤,從1米的臺(tái)階跳下,會(huì)獲得1000焦耳能量。假設(shè)我們知道他跳下N級(jí)相同高度的臺(tái)階,總共釋放了1000焦耳的能量。
那么,他肯定總共跳了1米,請(qǐng)問每個(gè)臺(tái)階高度是多少?
很簡(jiǎn)單,如果他跳了2階,每階是0.5米;如果他跳了3階,每階是1/3米……
但是,無論如何,臺(tái)階高度都不可能是0.6米——因?yàn)?,如果只有一階0.6米,能量達(dá)不到;如果跳了兩階就是1.2米,超出了總能量。
除非,臺(tái)階數(shù)量是1又3分之2!
但是,小孩子都知道,臺(tái)階必須是整數(shù)。
而這,就是量子化的條件,也是原子內(nèi)部電子運(yùn)行的本質(zhì)。
電子也是在跳臺(tái)階,臺(tái)階還要符合一定的高度條件,不能是連續(xù)而任意的!
這也剛好印證了普朗克量子理論——能量不是連續(xù)不斷的!
玻爾就此寫了3篇論文,發(fā)表在《哲學(xué)雜志》。而這就是量子物理史上劃時(shí)代的文獻(xiàn),又被稱為偉大的“三部曲”!
玻爾登上神壇,憑一己之力,動(dòng)搖了幾百年的經(jīng)典物理根基。
后來,他爭(zhēng)取到了愛因斯坦的相對(duì)論等同盟軍,終于一統(tǒng)江湖。
可惜,他最終還是與愛因斯坦產(chǎn)生分歧,激戰(zhàn)三次,玻爾完勝,量子論扶搖而起,如日中天!
這個(gè)天才的顛覆性創(chuàng)舉,是暢銷書《上帝擲骰子嗎》中的科普。書里,從麥克斯韋電磁理論,講到牛頓經(jīng)典力學(xué),再到愛因斯坦相對(duì)論,接著是玻爾的量子論,直到平行宇宙……
這是量子論入門書籍,豆瓣9.2分趣味科普神作,作者曹天元也是個(gè)神人,硬是把枯燥的物理寫出了武俠風(fēng)格。
書中,物理學(xué)大佬如玻爾、愛因斯坦、薛定諤等人,就好像武俠里的絕世高手,以驚艷的理論為武器,創(chuàng)造出一個(gè)刀光劍影、波瀾壯闊的世界!
我是熬了一宿刷完這本書的,因?yàn)閷?shí)在精彩刺激,就像朋友給我推薦這本書時(shí)說的那樣——“你就當(dāng)《遮天》那樣的玄幻小說來讀就行了!”
如果你喜歡看小說,絕對(duì)會(huì)愛上這本書,精彩程度不遜于金庸武俠,還能增長(zhǎng)見識(shí)。
這本書非常好讀,只要具備初中數(shù)學(xué)知識(shí)都能輕松讀懂。不管是自己閱讀,還是拿來送親戚朋友,都是非常合適的!
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