光速不變,這是狹義相對論的重要結論之一。
根據愛因斯坦在相對論中提出的質能方程來看,當物體的速度接近光速時,它的質量會變得無限大。
單單按照速度而言,光速它是一個臨界值,沒有任何物體的速度能夠超過光速。
但面對玻爾的質疑,盧格安卻胸有成竹。
「光速最快,這沒錯。」盧格安點點頭,卻轉而反問道︰「但玻爾,你似乎忘了一個前提條件?」
「前提條件?」
玻爾皺起眉頭,仔細反思了一遍後,依然不得其解,疑惑地問道︰「是什麼?」
盧格安嘴角勾起一個弧度,說出了一個單詞。
「信息!」
「信息?」
玻爾的眉頭鎖得更深了,口中反復喃喃著這個詞。
「信息……信息……」
而盧格安則微笑著坐在一旁,好整以暇地點上一根煙,靜靜地等待著玻爾自己想明白。
光速是物質運動的上限,這是一個常識。
但卻很少有人知道,它還有一個前提條件——那就是信息。
狹義相對論對于光速不變的準確定義是︰對于任何攜帶能量和信息的物質,光速是它們的運動速度上限。
注意!這里所提到的物質,必須是要擁有能量和信息的!
在波動力學完全建立起前,幾乎所有物理學家都不相信這世界上會擁有能量和信息的。
所以在這個時代,人們往往默認所有物質都無法超過光速。
這也是玻爾沒有意識到這一點的原因。
玻爾沉思了良久,這才猶豫不定地開口問道︰「你的意思是說電子波不攜帶任何實際的能量和信息,所以不違反相對論?」
「是的。」盧格安點點頭,笑著說道︰「如果說電磁波是向量波,而電子波就是標量波。我把這種不攜帶任何實際的能量和信息的波,命名為phase wave(譯︰相波)!」
玻爾听罷再次陷入沉默。
電子是一種波,或者說電子也具有波粒二象性。
這是多麼大膽,多麼天馬行空的猜想?
而且,居然還真的有人異想天開,用數學證明了電子的波粒二象性!
玻爾感覺自己的嗓子有點干涸。
他感覺自己好像見證了一位惡魔的誕生!來自生物本能的恐懼,讓他對這種理論天生排斥;但是來自人類靈魂伸出那種對未知近乎狂熱的,又讓他忍不住去思考。
突然,玻爾突然想到一個可怕的問題!
「等等!海因里希,如果按照這種算法,豈不是所有粒子都可以用波來表示?」
「嗯?」
盧格安詫異地看了一眼玻爾。
應該說不愧是世界頂尖的大物理學家嗎?這敏銳到恐怖的物理直感,竟然一下子能看到這一步!
不過好在盧格安早有準備。
「是的,玻爾。」盧格安笑著點點頭︰「只要是m≠0的物質,就都具有粒子和波動的二象性。」
說著,盧格安從包里掏出了一張紙,遞給玻爾。
玻爾顫抖著手,有些不敢去接那張紙,但還是壓抑住心中的恐懼,將那張紙接了過來。
這是一篇簡短的證明,通篇充滿了盧格安式的簡潔高效。
玻爾卻沒有心思去細細看前面的證明,一躍到結論部分。
通過證明,我們可以得到︰自由粒子的物質波也具有形式︰Ψ(r, t) = Ψ0 exp(ik ‧ r – iωt)。
並且其能量和動量也由普朗克關系(E = hν =h/2π*2πν = ?ω)和愛因斯坦關系(P =h/λ*k0 =h/2π*2π/λ*k0 = ?k)與頻率和矢波相聯系。
在結論之下,盧格安甚至還給出了在氫原子中做穩定運動的電子,所對應的駐波波形。
而利用p=h/λ的關系,可以得到L=Rp=R*h/2πR/n=nh/2π=n?。
而這也就是玻爾的角動量量子化的條件。
一切又回到了最初的那個起點。
用物質波的理論解釋氫原子的電子軌道,完美地符合了玻爾理論!
盧格安在用玻爾自己的理論說服玻爾!
看著神色大變的玻爾,盧格安搖搖頭,說出了那最後的結論。而這也成了壓倒駱駝的最後一根稻草。
「角動量在氫原子中是量子化的。或者說粒子就是波,波就是粒子!」
轟隆!
一聲平地驚雷在玻爾耳邊炸響,驚得他差點沒拿住手中的紙筆!
「不……不可能的……」
玻爾雙眼無神地看著盧格安,好像一個被拋棄的孩子,可憐,無助,且悲傷。
物質波的提出,對于他,甚至對于大部分物理學家來說,都是一件難以接受的事情!
因為這直接挑戰了他們的世界觀,價值觀!
看著玻爾這副可憐兮兮的樣子,盧格安心中嘆了口氣,卻沒有任何後悔。
科學總是要進步的。
就算盧格安不提出物質波,六年以後的德布羅意也會做的。
盧格安拍拍玻爾的肩膀︰「走吧,我們去吃飯吧,瑪格麗特和夏洛特要睡覺了,到時候可沒人給我們熱飯。」
「哦?嗯……好……」
玻爾呆滯地放下手中的筆紙,如同一具行尸走肉般,麻木地跟著盧格安走向二樓的餐廳……