「在開始今天的話題前,大家首先要認知一個概念︰什麼是反常塞曼效應?「
由于今日在場不只有教授,還有眾多講師和學生。
不是所有人都有諾獎五人組的知識量和理解力。
所以盧格安索性就把今天的答辯會當作「不相容原理「的發表會現場。從頭開始,一點一滴地將這個原理完全講透,爭取讓所有人都能听得懂。
「1896年,彼得‧塞曼先生通過實驗發現︰如果磁場作用于鈉焰,則火焰光輻周期會改變,有磁場存在時,兩條D線展寬了。
而進一步的分析表明,不是氫或鈉這些元素譜線「展寬了「,而是它們被分裂成幾條所謂多重譜線。「
說著,盧格安轉身在黑板上畫下兩個示意圖,分別是無磁場和有磁場干預時,D線形態的示意圖,好讓大家更加直觀地理解。
「隨後,萊頓大學的洛倫茲教授對這個效應作了經典解釋,他的根據是磁場起了電子軌道的變化。
但是對單獨的譜線更詳細研究表明,真相要比這些譜線的簡並分裂要復雜得多。
對于能級簡並度為2l+1的譜線,有時竟觀察到比這個數目多一倍的分裂譜線,而人們把這種怪異的情況,稱為反常塞曼效應。
對此,大家有什麼疑問嗎?」
至此,盧格安簡單地把「反常塞曼效應」解釋了一下。
台下,听著盧格安胸有成竹、滔滔不絕地闡述,不少教授講師都認可地點點頭。
不論今天盧格安是否真的能解決原子穩定性問題,單就是這份知識量,在他們心中就已經合格了!
坐在第一排的倫琴教授也是微微頷首,對索墨菲爾德笑著點點頭。
「看來你這個寶貝學生,還有當講師的天賦。」
台上,盧格安環顧一圈會場,沒有發現任何異議後,點頭繼續。
「那麼,綜上所述,我們很容易就可以得到一條假設︰
除了我們已知的三個量子數︰主量子數n、角量子數l、磁量子數m以外,應當還存在有一個量子數,並且這個量子數只能取雙值!」
如果說之前的基礎知識,那麼這里就完完全全是進階版了。
不少本科生和研究生已經跟不上盧格安跳躍的思路。
這也沒辦法,除非盧格安先把光譜學和波爾理論從頭講一遍,否則就注定有人會跟不上。
而跟上盧格安思路的教授,博士生,和少量研究生則同時皺起了眉頭。
盧格安的假設很大膽,很富有想象力。
他們雖然隱隱感覺哪里有些不對,卻也說不明白,只能繼續听下去。
「听到這里,大家可能會有疑問,這全新的第四雙值量子數究竟是什麼呢?這里,我們就需要引入一條全新的假設。」
說到這,盧格安停頓片刻,深吸一口氣,眼神流露出異常堅定的光芒!
「電子不是點電荷,它除了軌道角動量外,還有自旋運動。它們具有固定的自旋角動量,且它的Z軸分量只有兩個︰即正負1/2!」
這一句擲地有聲的假設,宛如投進%平靜湖面的深水炸彈一般。
整個會場瞬間炸開了鍋!
不少听懂盧格安假設的教授,情緒激動地豁然起身!
「不可能!電子是一個小球?這絕對不可能!」
「除了公轉還有自轉?這個假設太荒謬了!你當電子是地球嗎?!」
「結束這場鬧劇吧,索墨菲爾德教授,你的學生在胡言亂語!」
如果這不是慕尼黑最高級的學府,這些人隨時隨地都能朝盧格安扔臭雞蛋!
坐在第一排的倫琴教授,已經沒有之前那份輕松寫意。他用手拄著下巴,眉頭緊鎖,滿臉凝重。
另一邊的維恩教授則面露冷笑。
台下角落。看著周圍人情緒激動,噓聲不斷。夏洛特握緊拳頭,剛想站起身來替盧格安理論兩句,就被一只大手按住肩膀。
「不用擔心,海因里希夫人。」
不知何時出現在夏洛特身後的泡利對她搖搖頭。
「請相信盧格安,你看他有半點慌張嗎?」
夏洛特聞言愣了愣,轉頭向台上看去。
只見盧格安依舊雲淡風輕地站在那里,仿佛對這樣的場面早有預料一般,沒有半點慌張。
「海因里希是我見過最天才的人,可能連愛因斯坦都遠遠不如。」
泡利看著台上那個英俊的青年,眼神中充滿信心︰「你可以永遠相信盧格安‧海因里希這個男人,他知道的永遠比你想象的多。」
可能是被泡利的信心與沉穩所感染,夏洛特重新坐下,目光炯炯地看著盧格安,心里暗暗為盧格安打氣。
加油啊!盧格安!
台上,即使面對千夫所指,盧格安依舊十分淡定。
他知道,不是所有人的接受能力都能和諾獎五人組相比,像這種挑戰經典的行為,注定會遭到他人的質疑。
沒有什麼好生氣的,大家都是為了學術。
如果自己被罵,能推動物理學前進一小步,那這頓罵就挨得值!
由于場面實在是太混亂了,到最後,索墨菲爾德不得不站出來,這才重新把場子鎮住。
「咳咳。」
盧格安清了清嗓子,微笑著開口道︰「我知道大家有很多疑惑,或者根本不認同我的觀點。諸位有什麼疑問,可以一個一個提出來,我會做出解釋。」
盧格安話音剛落,一個博士生當時站起來。
「海因里希先生,您的假設無疑是荒謬的,請問它有什麼存在的必要?」
「很有價值的提問。」盧格安笑著點點頭︰「事實上,這也是我剛才沒說完的。」
說著,盧格安轉身在黑板上畫下一張思維導圖。
假設電子自旋存在,就可以通過普朗克-愛因斯坦公式,輕易推導出第四雙值量為自旋量子數ms。
若自旋量子數ms為第四雙值量的假設成立,將引進值為1/2的量子數時的情況帶入,可以得到一個光譜公式。
最後,將這個光譜公式和反常塞曼效應下的堿金屬光譜相對比,就能發現兩者驚人的相似性。
盧格安一邊在黑板上推導公式,一邊細心地講解每一個公式背後的物理意義。好像沉浸多年的老教授般,深入淺出地講解著。
為了這次答辯,盧格安真的下了一番苦功夫,
這些公式已經深深烙印在他的腦海中,即使不看論文,也依舊下筆如飛。
偌大的會場內鴉雀無聲,所有人都在聚精會神地听著。
不時間,人們的臉上露出恍然大悟的神色。
等到盧格安寫下最後一個字母,放下粉筆時,會場中不少教授都對盧格安投來了贊許的眼神。
不僅是對盧格安極為優秀的計算和推理水平,更是對他努力的認可!
「以上,就是我對反常塞曼效應的解釋,大家還有哪里有疑問的嗎?」
會場中,之前不少對盧格安的理論有異議的人都安靜下來。
雖然還是無法接受「電子是個小球」,但數學就是數學。它從不說謊,也不會背叛。
既然盧格安的理論能夠完美解釋反常塞曼效應,那就說明它一定有可取之處,就像當年的巴爾麥系光譜一樣!
看著鴉雀無聲的會場,盧格安滿意地點點頭。
「既然如此,那我們繼續……」
「等一下!」
坐在第一排的小老頭倫琴緩緩起身,緊皺著眉頭,打斷了盧格安的講話。
「我有一個疑問。」
盧格安先是愣了愣,接著笑著點點頭︰「請講。」
「如果你把電子看成一個帶-e的小球,那麼按照推算,它的半徑應當在10^-14米的數量級,甚至更小。這點沒錯吧?」
盧格安回想一下前世時最新測得的電子直徑,確實相差不大,于是點點頭。
「那你有沒有考慮過。若電子真的像陀螺一樣旋轉,它的自旋角速度為1/2h bar。那麼按照計算,電子表面的切向加速度就已經遠遠超過光速了!」
「不僅如此。」另一旁的維恩教授放下手中的鋼筆,看著演草紙上的公式,冷笑道︰「按照這個模型計算,電子的直線速度將比光速快上幾十倍!這個你要怎麼解釋?」
這次,盧格安久違地沉默下來。
應該說倫琴和維恩不愧是諾獎得主,一眼就看到了問題的關鍵。
事實上,對于這篇論文的漏洞,盧格安比誰都清楚。
電子不是一個實體小球,而是亞原子粒子中的輕子類。
之所以說成小球,只是因為它可以用波爾理論解釋。
隨著未來量子力學的蓬勃發展,像「電子小球論」這種直觀物理模型遲早會被舍棄。
但盧格安能怎麼辦?
這個時代還沒有亞原子粒子和費米子的概念,要想徹底解釋電子的形態,就必須先發展量子力學。
這是一個死循環。
也是「不相容原理」唯一的「漏洞」。
演講台上,面對兩大物理教授的詰問,盧格安低著頭,沉默不語。
台下的索墨菲爾德看到這一幕,不禁皺起了眉毛。
當初他們諾獎五人組也發現了這個漏洞,但是按照不相容原理的解釋,可以完美地詮釋原子的結構。
最終,他們將問題歸結于「不相容原理」還不夠成熟。
但無論如何,它至少為大家開啟了一個思路。
做為研究生的畢業論文,可以說是綽綽有余。
索墨菲爾德清楚,倫琴和維恩不是故意在為難盧格安。只是一個優秀的物理學家,在面對一項全新的,有可能推動整個物理學發展的理論時,那種不允許任何漏洞的吹毛求疵而已。
簡單的來講,就是倫琴和維恩上頭了……