101.本征值問題

作者︰短尾大猞猁投推薦票 章節目錄 加入書簽

物質波的波動方程已經被盧格安通過數學推導出來。過程雖不算復雜,但也算精巧,至少是在場學者能理解的範圍內。

而接下來的事情就很簡單了。

如何去驗證波動方程的正確性?

只要用盧格安的波動方程去計算出氫原子的能譜,並將其結果與巴爾麥系經驗光譜公式,也就是玻爾理論的結果相對照即可。

但就是這麼簡單的一步,卻難倒了一大批物理學家。

利用波動方程去解氫原子能譜,這件事情看起來屬于物理學範疇,但運用到的卻更多是數學原理。

在這個時代,並不是所有物理學家都十分精通數學!

寂靜的會場中,所有物理學者都拿起紙筆,埋頭苦算。不少人面露難色,更有不少人抓狂地揪著自己本就不多的頭發!

這是個什麼奇葩方程?

這玩意真的能解出來?

絕大部分物理學者眼神中流露出絕望的神情,就連愛因斯坦,朗道,索墨菲爾德這種諾獎級別的泰斗級學者對這個奇葩的方程也是一籌莫展!

盧格安在台上等待了許久,給眾人留下了充裕的時間去計算,好像一個等待自己學生思考的老教授一般。

抬手看看時間差不多了,盧格安這才清了清嗓子,微笑著問道︰「如何?諸位,計算出來了嗎?」

直到盧格安出聲,那些掙扎在數學海洋中的學者們這才緩過神來。

他們抬起頭,互相對視了一眼,均是看到了對方眼中的茫然。

「這個方程根本解不出來!」

愛因斯坦神色懊惱地將筆扔到了桌子上,徹底放棄了思考。

一旁的朗道教授則依舊面色凝重地盯著手中的演草紙,點頭沉聲道︰「這個方程本質上是一個對時間一階、對空間二階的方程,但是在計算氫原子時卻不含時間,這個自變量根本無法排除!」

計算無果的索墨菲爾德頹然地長嘆口氣,將筆放在桌面上,抬頭看著台上那個胸有成竹的青年,眼神莫名復雜︰「我們還是听海因里希說說吧……」

會場中,近千道目光匯聚在盧格安身上。

那目光中有疑惑,有頹然,有質疑,甚至有自我懷疑……

但總結起來就是一句話︰你來給我們算!我到是要看看,你要怎麼解這個近乎無解的方程!

台上,盧格安看著場下的學者們紛紛放下紙筆,就連那些數學家最終也放棄時,嘴角露出一個莫名的微笑。

「相信大家經過計算也發現了︰如果要計算氫原子,我們就必須要計算一個不含時間的定態方程。而一般情況下,這個方程是無解的……」

就是這麼說啊!

不少學者拼命點頭︰這個方程根本計算不出來!

緊接著,盧格安話鋒一轉︰「但是!朋友們,我們要解的不是其他復雜的粒子,而是氫原子啊!我們完全可以將e取成特定值去計算!」

將e取成特定值?

在場學者听到這句話,不由得同時一愣。

沒錯,在物理學和化學領域,有著這麼一句話︰氫原子是上帝給予人類的禮物!

他們雖然無法計算定態方程,但是他們卻知道氫原子能量的特定值啊!而這個能量早在1913年就被玻爾計算出來了!

不少頭腦聰慧的學者腦內靈光一閃,趕緊拿起筆在草紙上計算起來。

但很快,他們又頹然地放下紙筆。

不行!還是不行!

就算將e取成特定值,他們依舊無法消去方程中的無關變量!

台上,盧格安見到這一幕,笑著搖搖頭。

現在是1920年,一個量子力學還在襁褓的時代。量子力學沒有發展起來,其所對應的數學原理,也就是泛函分析這一門大學課還沒發展起來,你們能算出來都有鬼了!

「其實這個問題很簡單,計算上會有些復雜,但其實原理上很簡單。」

盧格安放下手中的論文,拿起粉筆轉身在黑板上筆走龍蛇,一旁的工作人員也配合地將會場上方的巨大吊燈打開。

瞬間,會場內燈火通明!

「事實上,如果我們但從數字上看不出什麼,就可以將它帶入到空間幾何中。這里,我將拉普拉斯算符化成球坐標的形式,也就是將原式化為球諧方程……」

******

深夜,一個個面色呆滯的學者從蘇黎世聯邦理工學院的大禮堂中走出,不少等候在外面的人們看到這一幕,被嚇了一跳!

這是發生什麼事了?!

怎麼進去的時候意氣風發,一下午出來就和傻子一樣了?

會場內,台上四塊巨大的黑板已經被寫的滿滿當當,上面全是各種難懂的數學方程,好像天書一般。

盧格安毫無形象地坐在講台下的台階上,衣領敞開,手里叼著一根煙,靜靜地吞雲吐霧著。

「很巧妙的數學原理,海因里希。」

盧格安聞聲抬頭,只見包括朗道,愛因斯坦,居里夫人,索墨菲爾德一眾物理學大佬正向自己走來。

「引入歸化因子,求解福克斯星二階齊次方程,這個解題思路就算放到數學界,也足以轟動一時了。」朗道溫和地微笑,眼神中滿是贊許。

居里夫人用力地點點頭,用夸張的語氣說道︰「這下我是相信海因里希先生有能力被世界數學界追殺了!」

盧格安笑著搖搖頭,站起身來,目光看向人群中的索墨菲爾德,眼神中伴有三分期盼、兩分炫耀,還有五分漫不經心,好像考一百分的孩子回家向父母炫耀一般。

「老師,我沒讓您失望吧?」

「收收你那得意的笑容吧!」索墨菲爾德沒好氣地白了盧格安一眼,嘴角卻怎麼也掩飾不住笑意︰「你還沒有用你那個該死的波動方程計算出氫原子能譜呢!」

「這個我是真的沒辦法啊……」

盧格安頓時泄氣,如同霜打的茄子一般,蔫了下去︰「我也沒想到現在物理學界的數學水平竟然這麼低!他們連合流超幾何微分方程是什麼都不知道!」

沒錯,在盧格安原本的計劃里,他準備用一下午的時間,將波動力學完完全全地講清楚。

但是計劃不如變化快。

他還是高看了這個時代學者的學術水平。

連一個普普通通的二階線性微分方程都要盧格安解釋半天!這極大地消磨了盧格安的時間,導致盧格安一下午的時間,甚至連波動力學的四分之一都沒講完!

人群最後,年輕的德布羅意听到盧格安的抱怨,不由得縮了縮脖。

好像,那個什麼合流超幾何微分方程,他也不知道是什麼東西……

不過自己應該不是唯一一個不懂的吧?

德布羅意將希冀的目光投向了身旁的泡利︰「泡利同學,你能跟上海因里希的思路嗎?」

泡利認真地思考了一下,點點頭︰「雖然過程很復雜,但是原理還是可以跟上的。當然,如果讓我自己演算,恐怕是達不到盧格安那種地步。」

「……」

合著這些人中只有自己是渣渣對嗎?

德布羅意淚流滿面……

「不要灰心,海因里希。」德拜舉起手,笑著在盧格安肩膀上踫了一拳︰「至少這些挑剔的學者已經逐漸認可你的理論了,不是嗎?」

「一個好的開始。」玻爾也微笑著點點頭︰「我原諒你不提前給我看理論的過錯了,這個波動力學值得我等待!」

「那是自然!」

盧格安抬起胸,看著自己周圍這一種後世教科書上的學術大佬,胸中再次燃起豪情的火焰,目光炯炯有神︰「我相信波動力學,就和我相信上帝一樣!」

「你昨天不是還說︰如果上帝能夠理解你,祂就應該自殺的嗎……」玻爾在一旁小聲吐槽道。

盧格安臉色當時一黑,沒好氣地瞥了玻爾一眼︰「你不說話,沒人把你當啞巴!」

眾人聞言,一起哈哈大笑起來……

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