李諭問道:“聽起來,你還有一些難以解決的問題?”
“是的,”玻爾毫不避諱,“我已經與盧瑟福教授討論過幾次,如果能從您這再獲得一些啟示就太好了。”
李諭說:“請講。”
玻爾拿出自己的一些手稿:“我在色散問題方麵取得了一些進展。但在這一過程中遇到了起源於其體係不穩定性的嚴重困難,這種困難使我無法將計算進行到所希望的程度。”
李諭看了看他的手稿,說道:“你的數學基礎很不錯嘛。”
玻爾說:“可我試過許多方法,還是無法找到如何把量子概念結合到盧瑟福模型中去的金鑰匙。”
玻爾已非常接近能級理論,目前隻是遇到了一些數學上的小問題。
李諭一眼就能看出問題所在,於是說道:“玻爾先生,你的原子結構理論能不能解釋原子的某些光譜公式?”
玻爾一愣,說道:“我從來沒有考慮過這個問題,光譜如此複雜,恐怕我的原子結構模型沒有希望。”
李諭說:“光譜並不複雜,裡麵存在規律,而且已經有人總結了出來,稱為巴爾末公式。”
李諭在一張空白紙上寫下了巴爾末公式,公式非常簡單。
二十世紀初物理學四大難題中,有一個就是氫原子光譜問題,應該也是第一個提出來的。
恰巧一個叫做巴爾末的瑞士數學家當時正苦於沒什麼難題研究,感覺非常沒意思。
一個大學物理教授於是對他說:“氫原子光譜,了解一下!”
沒想到巴爾末數學天分非常高,僅僅兩周後,就給出了巴爾末公式,總結得還相當好。
不過這個公式很顯然是經驗公式,巴爾末靠數學直覺湊出來的。至於為什麼符合得這麼好,他自己也不知道。
玻爾這種級彆的大師,隨便一點就夠。
他看到巴爾末公式,直接打了個冷戰,放下手中的紅茶,顫抖著拿起那張紙,幾分鐘後喃喃道:“清楚了,所有問題對我而言都清楚了!”
巴爾末公式(在章末評論區會列出來)不僅對氫原子光譜總結得很好,還有個最大的特點:隻能取正整數。
一提到“正整數”“不連續”這種字眼,就和量子理論有千絲萬縷的聯係。
玻爾拿起筆,立刻卡卡一頓算。
李諭則好整以暇地在旁邊喝茶吃點心,繼續《福爾摩斯探案集》。
大約一個多小時後,玻爾高興道:“我推導出巴爾末公式了!”
實際上巴爾末公式隻是玻爾能級公式的一種特例情況。
然後他興奮地說:“基於公式,我有一個大膽想法,原子內部隻能釋放特定能級的能量,說明電子隻能在特定的勢能位置之間轉換。
“也就是說,電子隻能按照某些特定軌道運行。這些軌道必須符合一定的勢能條件,從而使電子在這些軌道之間躍遷時,釋放特定能級的能量,並符合巴耳末公式。
“在這一過程中,電子釋放或吸收的能量,有能級之分,就像上下樓梯的台階,必須具有一定的高度差彆,而不能像經典理論假設的那樣是連續而任意的。”
玻爾已然觸及問題核心。
李諭說:“如此嶄新的物理理論,希望盧瑟福教授會給你簽字。”
目前想要發論文,大都需要導師簽字。
——後世已經沒有這種硬性要求。投稿後,雜誌社自己會找人審稿。
玻爾說:“盧瑟福先生一直支持我的研究,他一定會同意的。”
李諭笑道:“盧瑟福先生兩年前剛剛推出行星模型,你立刻就將其推翻。”
玻爾也有點不好意思:“但盧瑟福先生也愛真理。”
李諭說:“還有一件事我要提醒你,將量子理論與經典力學混合在一起,會引起很大的波瀾,必然有許多人反對。另外,你的假設中存在一個問題,或許你自己也意識到了,那就是當電子從一個穩定態過渡到另一個穩定態時,它將以什麼頻率來振動?在經典理論看來,你似乎必須假設電子事先就知道它將在什麼地方停下來。”
李諭提的問題幾乎一針見血,此後將引起十多年的爭論。
不過量子力學是個持續發展的過程,不可能一上來就完備,能級理論已經妥妥的劃時代,足以讓玻爾無可爭議地名垂青史。
怎麼吹都不過分。
盧瑟福能被稱為“諾獎幼兒園園長”,說明很有伯樂能力,毫不猶豫給玻爾簽了字,隻是感覺論文過長,要求他分成三篇發。
幾天後,玻爾的三篇論文刊登在了英國《哲學雜誌》上,題目分彆是《論原子和分子的構造》《單原子核體係》和《多原子核體係》。
即大名鼎鼎的“玻爾三部曲”。
能級理論對李諭來說太熟悉了,甚至知道它的演變方向,以及此後量子力學如何發展。
能級理論隻能解釋氫原子光譜,索末菲後來又拓展成了橢圓軌道,並且引入了相對論。
總之對二十世紀的物理學來說,能級理論實在太重要了。
李諭知道玻爾的理論一定會引起許多人的反對,馬上寫了一篇文章,表達自己對其的支持:
“我堅信,這是物理學自然觀方麵的一次巨大發展。在整個原子世界籠罩著一種神秘氣氛時,是玻爾的理論打開了新的視角,使我們看到了一個新的世界,一個非常奇妙的世界。我認為在量子理論的發展過程中,玻爾的理論邁出了最偉大的一步。”
年輕的莫斯萊(原子序數提出者)看到論文後,也立刻表達了支持:
“玻爾的理論正在對物理學發生了不起的影響,我相信,當我們真正清楚原子是什麼的時候(我相信用不了幾年的時間),玻爾的理論即使細節上有差錯,也仍然值得充分信賴。”
量子力學的開拓者和支持者基本都是年輕人,因為實在過於顛覆。
普朗克作為量子力學開山祖師爺,也沒敢完全站在量子理論這一邊,他有一句名言:“新科學事實之所以能取得勝利,並不是他把所有反對者說服了,而是反對者都死了。最終熟悉新科學的年輕人長大了。”
英國這邊搞量子力學的人很少,玻爾是丹麥人,導師盧瑟福不算量子力學圈的,唯獨一個量子力學超級大佬狄拉克,現在才十歲。
所以玻爾還是找到李諭繼續研究。
“先生,估計最多一周,歐洲大陸的評價就會如雪片一般過來。”
李諭能猜到這種情況:“正好一周後要在英國舉辦一場國際物理學會議,我們提前做點準備。”