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68.德布罗意物质波(2)

重生物理大时代 短尾大猞猁 4235 2024-01-30 12:25

  光速不变,这是狭义相对论的重要结论之一。

  根据爱因斯坦在相对论中提出的质能方程来看,当物体的速度接近光速时,它的质量会变得无限大。

  单单按照速度而言,光速它是一个临界值,没有任何物体的速度能够超过光速。

  但面对玻尔的质疑,卢格安却胸有成竹。

  “光速最快,这没错。”卢格安点点头,却转而反问道:“但玻尔,你似乎忘了一个前提条件?”

  “前提条件?”

  玻尔皱起眉头,仔细反思了一遍后,依然不得其解,疑惑地问道:“是什么?”

  卢格安嘴角勾起一个弧度,说出了一个单词。

  “信息!”

  “信息?”

  玻尔的眉头锁得更深了,口中反复喃喃着这个词。

  “信息……信息……”

  而卢格安则微笑着坐在一旁,好整以暇地点上一根烟,静静地等待着玻尔自己想明白。

  光速是物质运动的上限,这是一个常识。

  但却很少有人知道,它还有一个前提条件——那就是信息。

  狭义相对论对于光速不变的准确定义是:对于任何携带能量和信息的物质,光速是它们的运动速度上限。

  注意!这里所提到的物质,必须是要拥有能量和信息的!

  在波动力学完全建立起前,几乎所有物理学家都不相信这世界上会拥有能量和信息的。

  所以在这个时代,人们往往默认所有物质都无法超过光速。

  这也是玻尔没有意识到这一点的原因。

  玻尔沉思了良久,这才犹豫不定地开口问道:“你的意思是说电子波不携带任何实际的能量和信息,所以不违反相对论?”

  “是的。”卢格安点点头,笑着说道:“如果说电磁波是向量波,而电子波就是标量波。我把这种不携带任何实际的能量和信息的波,命名为phasewave(译:相波)!”

  玻尔听罢再次陷入沉默。

  电子是一种波,或者说电子也具有波粒二象性。

  这是多么大胆,多么天马行空的猜想?

  而且,居然还真的有人异想天开,用数学证明了电子的波粒二象性!

  玻尔感觉自己的嗓子有点干涸。

  他感觉自己好像见证了一位恶魔的诞生!来自生物本能的恐惧,让他对这种理论天生排斥;但是来自人类灵魂伸出那种对未知近乎狂热的**,又让他忍不住去思考。

  突然,玻尔突然想到一个可怕的问题!

  “等等!海因里希,如果按照这种算法,岂不是所有粒子都可以用波来表示?”

  “嗯?”

  卢格安诧异地看了一眼玻尔。

  应该说不愧是世界顶尖的大物理学家吗?这敏锐到恐怖的物理直感,竟然一下子能看到这一步!

  不过好在卢格安早有准备。

  “是的,玻尔。”卢格安笑着点点头:“只要是m≠0的物质,就都具有粒子和波动的二象性。”

  说着,卢格安从包里掏出了一张纸,递给玻尔。

  玻尔颤抖着手,有些不敢去接那张纸,但还是压抑住心中的恐惧,将那张纸接了过来。

  这是一篇简短的证明,通篇充满了卢格安式的简洁高效。

  玻尔却没有心思去细细看前面的证明,一跃到结论部分。

  【通过证明,我们可以得到:自由粒子的物质波也具有形式:Ψ(r,t)=Ψ0exp(ik·r–iwt)。

  并且其能量和动量也由普朗克关系(e=hν=h/2π*2πν=w)和爱因斯坦关系(p=h/λ*k0=h/2π*2π/λ*k0=k)与频率和矢波相联系。】

  在结论之下,卢格安甚至还给出了在氢原子中做稳定运动的电子,所对应的驻**形。

  而利用p=h/λ的关系,可以得到l=rp=r*h/2πr/n=nh/2π=n。

  而这也就是玻尔的角动量量子化的条件。

  一切又回到了最初的那个起点。

  用物质波的理论解释氢原子的电子轨道,完美地符合了玻尔理论!

  卢格安在用玻尔自己的理论说服玻尔!

  看着神色大变的玻尔,卢格安摇摇头,说出了那最后的结论。而这也成了压倒骆驼的最后一根稻草。

  “角动量在氢原子中是量子化的。或者说粒子就是波,波就是粒子!”

  轰隆!

  一声平地惊雷在玻尔耳边炸响,惊得他差点没拿住手中的纸笔!

  “不……不可能的……”

  玻尔双眼无神地看着卢格安,好像一个被抛弃的孩子,可怜,无助,且悲伤。

  物质波的提出,对于他,甚至对于大部分物理学家来说,都是一件难以接受的事情!

  因为这直接挑战了他们的世界观,价值观!

  看着玻尔这副可怜兮兮的样子,卢格安心中叹了口气,却没有任何后悔。

  科学总是要进步的。

  就算卢格安不提出物质波,六年以后的德布罗意也会做的。

  卢格安拍拍玻尔的肩膀:“走吧,我们去吃饭吧,玛格丽特和夏洛特要睡觉了,到时候可没人给我们热饭。”

  “哦?嗯……好……”

  玻尔呆滞地放下手中的笔纸,如同一具行尸走肉般,麻木地跟着卢格安走向二楼的餐厅……

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