第137章 85猜出一個方程來
看到眼前的情形,陳慕武真想罵一句髒話。
不就爲了幾個矩陣,至於在大清早就給自己給弄醒嗎?
你們對新科奧運會冠軍,能不能有最起碼的一點兒尊重?
不過等徹底清醒之後,陳慕武就又感覺自己的狀態不太對。
在奧運賽場上取得成績,比在物理學上取得要容易得多。
每次在物理學上又發表了新論文,或做出來的新實驗。
陳慕武很難立刻得到反饋,即使有,但也大多數都是負向的。
比如提出光也是一種粒子時,玻爾就立刻聯合其他兩個人提出來了bks理論,來進行抵制。
就比如當他提出來電子也是一種波的時候,就連自己的老師盧瑟福,在一開始都站到了他的對立面。
而這幾天在奧運會中,每次在泳池邊的觀衆席上,總是坐滿了前來爲他加油助威的觀衆。
只要他取得了成績,就會立刻得到現場觀衆們的反饋。
陳慕武覺得可能正是這些掌聲和歡呼聲,讓他漸漸迷失了自己。
不過運動帶來的榮譽,來的快去的也快。
江山代有才人出,用不了多長時間他的記錄就會被技術更好、遊得更快的人給打破。
而在物理學上發表的理論和作出的貢獻,卻是“不廢江河萬古流”的。
所以既然陳慕武知道自己的理論都是正確的,那麼在他這裡就絕不會出現玻爾茲曼被同行排擠到自殺的慘劇了。
陳慕武想着自己一定要儘快從奧運會的狀態中走出來,重新回到物理學的懷抱當中。
所以他在牀上目光呆滯地坐了幾分鐘後,就猛然從自我反省中驚醒。
德布羅意被陳慕武的一驚一乍嚇了一跳,不料對方已經從牀上跳了起來。
“走吧路易,我們去研究研究這個矩陣!”
“陳,也沒……那麼急,我們可以先吃個早餐的!”
……
一頓傳統的法式貴族早餐結束之後,陳慕武和德布羅意肩並肩地坐在了一張桌子的同一側。
他倆的面前擺着空白的紙和鋼筆,還有德布羅意從圖書館借來的幾本數學書。
“好的,陳老師,我已經準備好了,現在可以開始講課了。”
“路易,把你這些書都丟到一旁,我打算放棄矩陣了。”
陳慕武說的雲淡風輕,但德布羅意聽後有些震驚又有些疑惑:“陳,你這是什麼意思?”
“這幾天游泳的時候,在水中看着波光粼粼的水面,我忽然有了一個新的靈感,”陳慕武開始一本正經的胡說八道,“我看到了水波,就聯想到了我提出來的那個電子波。
“既然電子也是一種波的話,那麼他是不是應該也有一個波動方程來描述具體的運動?
“今天,我們就來討論一下,這個波動方程應該長什麼樣子。”
沒辦法了,看樣子今天不拿出點兒真東西來,德布羅意是絕對不會放過自己了。
“伱知道玻爾茲曼的熵公式是什麼嗎?”
德布羅意有些不服氣:“當然知道,我可是巴黎大學的物理學博士,你怎麼好意思開口問我這麼小兒科的問題?不就是S=klogW嗎?”
“沒錯,就是這個。”陳慕武當然知道這個公式應該是什麼樣子,他故意提問,只不過是想讓德布羅意有些參與感罷了。
“我們把這個式子稍加變形,就能得到W=e^(S/k),對不對?
“那麼既然我們要研究量子方面的問題,那麼把宏觀的玻爾茲曼常數k,換成微觀的約化普朗克常數h/2π也沒什麼問題,對吧?
“而我們要找一個波動方程,所以在裡面添加一個虛數單位i,也是合情合理的,沒問題吧?”
陳慕武一邊說着,一邊把紙上的方程變換成爲了W=e^(2πiS/h)。
“那現在,就要找到這個S是什麼東西,他肯定不能再是熵了,因爲熵的單位是焦耳每開爾文,而普朗克常數的單位是焦耳秒,這兩個東西相除的話,並不是一個無量綱的量,而指數函數要求,起自變量必須要是無量綱的才行。
“這也就是說,S的量綱,應該也是焦耳秒纔對。所以說,S應該也是某一種作用量。”
“有沒有可能,他是什麼的角動量?”
德布羅意的參與感十足,雖然他提供了一個錯誤的答案。
“我看未必,”陳慕武搖了搖頭,“你知道經典力學中的哈密頓-雅克比方程嗎?”
“陳,你的問題越來越簡單了,我感覺你就是仗着自己是個天才,所以才故意瞧不起我。我當然知道這個方程!”
德布羅意從陳慕武手裡搶過了筆,在紙上飛快寫下S/t+H=0這個公式。
“不就是這個嗎?”
他有些生氣地把筆重重地拍在桌子上。
陳慕武重新拾起,用筆尖在上面虛指着這個公式裡的S說道:“你看這個S,它的量綱,是不是剛好也是一個作用量?”
“沒錯。”
“那麼我們把剛纔的那個式子,帶進去的話,是不是就變成了這樣?”
陳慕武繼續在紙上寫下ihW/t=HW/2π。
“你看,這不就正是一個波動方程的標準形式了嗎?
“爲了表示經典力學和量子力學之間的區別,我們稍微將其中的拉丁字母,換成更加高大上的希臘字母,就能變成ihΨ/t=HΨ/2π了。
“當然,H在經典力學中,表示哈密頓量,但是到了微觀世界裡,我們也可以有樣學樣,再給他戴上一頂帽子,變成哈密頓算符。”
陳慕武話鋒一轉:“路易,既然在我比賽的這些天裡,你看了不少數學書,即使別的沒學會,但算符這種東西,你現在總能夠接受了吧?所以這個推導過程,你覺得自己有哪裡沒聽懂的地方嗎?”
德布羅意點了點頭:“很簡單,我完全看懂了。不過陳,你得到的這個方程,和之前你的那篇論文中發展出來的矩陣力學,兩者之間有什麼聯繫或區別嗎?”
當然有聯繫了,但是我現在還不能說。
因爲這最起碼值一篇論文呢!
所以陳慕武又用了另外一個東西,把德布羅意暫時給糊弄了過去:“路易,你先不用管這件事,我們不妨先看點兒別的,像這樣這樣,再那樣那樣,……,最後就得到了,E(n,l,m)∝-1/n^2。
“你看,這是不是就得出來了玻爾的原子模型?而且還很自然地就能找到這個能量分佈,依賴三個量子數n,l,m,而且還不用像玻爾那樣先入爲主地假設角動量量子數的存在,而是直接就能自然而然地得出來。”
德布羅意顯然是被陳慕武這猛如虎的一通操作給唬住了。
過了很久之後,他纔開口說道:“陳,我服了,我心服口服,你這一套推衍真是太神奇了,即使給我一百個大腦,我也不一定能從玻爾茲曼熵公式裡推導出電子的波動方程,我是真不知道這兩者之間,還能被這樣聯繫在一起。”
陳慕武心說,還有比這個更簡單而且更直觀的推導過程。
只不過是他一時興起,就復刻了一把薛定諤“猜”出波動方程的全部過程。
當然,這其中也有和原版不同的地方。
當年在因斯布魯克的滑雪場小木屋裡,陪在薛定諤身邊的,可是除了太太安妮以外,他衆多紅顏知己中的一位。
兩人一夜風流之後,薛定諤妙手偶得,創造了一段佳話。
而現在陳慕武身邊卻沒有佳人在側,陪着他的是已經漸漸有些禿頂跡象的德布羅意。
陳慕武覺得自己這波好像是虧了。
“不過,陳,”就在他還在回味往事的時候,德布羅意再次打斷了陳慕武的思考,“但是,我記得你在索爾維會議上,不是提出來了第四個量子數嗎?爲什麼你的這個波動方程裡,只解出來了其中的三個?”
呃……
這個問題,也不能直接告訴他。
因爲這同樣又值得再去寫另外一篇論文。
“這個問題,以後自然能找到解決他的辦法。不過,你再回過頭去看看之前的那個矩陣力學,現在換成了波動方程,是不是就簡單了很多?”
德布羅意點了點頭:“確實是這樣,那個矩陣力學,我研究了快一個月的時間,但是也沒能用你的辦法,求解出氫原子的光譜。
“但是我們現在坐在這裡,從推導波動方程,到求解出最終的玻爾原子模型,也只不過花了一兩個小時的時間。不得不再次重複一遍,我早就知道的一個事實,那就是,陳,你真是個天才!”
陳慕武現在十分害怕,眼前這個浪漫的法國人一時情緒上頭,會忍不住抱着自己的腦袋,往臉頰上啵上一口:“路易,我現在需要一臺打字機,我要把這個公式整理成論文,給《自然》週刊寄過去。”
7月份的《物理學年鑑》已經於昨天出版,陳慕武又不想再等一個月,也就只能選擇《自然》了。
他原本打算寫一篇三合一的論文,在德布羅意引發的這個變故過後,只好拆成兩篇分別發表。
德布羅意仍然很激動:“對,對對,寫論文,當然要寫論文!這麼簡單而又偉大的研究成果,必須要在第一時間向全世界公佈!晚發表一天,那麼全世界的物理學家,就要被你的矩陣再多折磨一天。
“不過打字機的話,你估計還要再等一等,我這就讓人去買一臺。”
陳慕武有些疑惑:“你這麼一個大貴族的家裡,居然連一臺打字機都沒有嗎?”
“當然有,只是我怕你用不習慣。因爲法文打字機的鍵盤和英文的分佈順序不一樣,我們第一排是ZHJAY****G,而不是英文的QWERTY。”
陳慕武現在突然十分懷念起秦始皇來,因爲他最起碼做到了書同文,車同軌。
(本章完)