第五百七十三章 精細結構(1 / 2)

會議開完後,愛因斯坦立刻建議大家趁著現在正值冬季,一同去慕尼黑滑雪,順便還能在慕尼黑大學繼續進行科學研討。

勞厄比較熱衷,最先應和:“我早就想去滑雪了,再不去今年就沒有機會了。”

玻爾說:“慕尼黑大學的索末菲教授與我通信過幾次,本人也很想去拜訪他。”

薛定諤與外爾也紛紛同意。

這些年輕人肯定喜歡滑雪,普朗克多少還是比較老成持重,表示說,自己這老胳膊老腿就不去山裡遭罪了。

於是乎除了普朗克,大家夥愉快地決定一起前往慕尼黑。

愛因斯坦還邀請了一位天文學家,弗雷德裡希,他就是幾個月後負責前往克裡米亞進行天文觀測驗證廣義相對論的人選,——一個有點倒黴的家夥。

白天滑滑雪,晚上和頂級物理大佬、數學大佬們吹吹牛還是很有意思的。

勞厄說:“弗雷德裡希先生,據我所知,你剛剛新婚不久,為什麼沒有去度蜜月?”

弗雷德裡希說:“我與夫人在一起每天都是蜜月,但能遇到諸位優秀的學者反而不容易。”

李諭哈哈大笑:“就憑你這樣的甜言蜜語,少度個蜜月還真沒什麼影響。”

愛因斯坦說:“而且我們都是一群男人,很讓人放心不是。”

弗雷德裡希也笑了:“當然放心。”

這裡頭搞天文的不多,李諭算一個,於是弗雷德裡希又問道:“李諭先生,我對您非常敬仰,能不能請教您對愛因斯坦先生的引力彎曲時空怎麼看?”

李諭說:“理論上站得住腳,我相信會成功的。”

有李諭這句話,弗雷德裡希對克裡米亞之行更加有鬥誌:“天文學竟然能與相對論聯係在一起,想想就不可思議,簡直浪漫到無以複加。”

愛因斯坦隨口說:“我還是認為有更浪漫的事。”

大家在滑雪場玩了好幾天,才意猶未儘地返回慕尼黑。

對德國而言,慕尼黑是座十分重要的城市,尤其二十世紀初,它還是重要的文化中心,活躍程度幾乎僅次於巴黎。

科研方麵也不弱,此後慕尼黑大學在索末菲領導下成了量子力學三大中心之一(還有玻爾的研究所,以及哥廷根)。

當然目前的慕尼黑大學也挺厲害,畢竟有倫琴在。

雖然提過好多次索末菲,似乎還是很多人不太了解他。其實隻需要說出他的兩個徒弟名字,各位就比較能理解他的價值了:海森堡與泡利。

索末菲目前是慕尼黑大學的理論物理學教授兼理論物理所所長,看到這麼一群年輕學者到訪非常高興,關鍵裡麵有幾個已經大大地嶄露頭角。

薛定諤是個精細人,拿出一堆手稿給索末菲:“教授先生,這是一周前在柏林開會的簡要記錄。”

索末菲說:“非常感謝。”

在玻爾提出能級軌道理論後,盧瑟福是歐洲最快進行正麵評價的大物理學家,接著就是索末菲。

大體看過後,索末菲知道了什麼情況:“我早就說過,玻爾的模型看起來很有道理,但我相信需要以更基本的方式重新詮釋這一模型。果然沒多久,斯塔克就發現了譜線分裂的情況。”

玻爾提出能級理論最初是想要解釋氫原子的光譜。

現在斯塔克突然說以前大家以為的譜線壓根不是一條條的,每一條其實是由兩條組成,隻不過它們挨得太近,過去人們一直以為是一條。

玻爾說:“事情發展得太快,但我認為能級理論不至於全盤皆錯。”

索末菲問:“你們有沒有理出什麼頭緒。”

玻爾說:“暫時還沒有,但李諭先生有一些比較驚奇的猜想。”

於是索末菲問道:“李諭先生,您是怎麼想的?”

李諭仍舊稍微收著思緒說:“在玻爾的原子模型中,電子以圓形軌道圍繞原子核旋轉,我在想,電子能不能繞原子核做其他類型的運動?”

索末菲眉毛一挑:“橢圓?我剛才還在想這個可能性。”

李諭接著說:“而且,玻爾先生的論文中似乎沒有考慮相對論效應。”

索末菲眯眼想了好半天,然後說:“很棒的思路!隻是或許要用到麻煩的數學推導。”

李諭說:“教授您的數學功底優秀,而且我們這裡還有專門從哥廷根過來的數學家。”

索末菲一開始就是研究數學的。

外爾說:“我還沒有對量子理論深入研究到諸位的程度,如果隻是幫著做點數學校核,應該可以勝任。”

“真遺憾,”索末菲說,“看來隻能李諭先生幫忙了。”

李諭說:“儘力而為。”

隨後的幾天,李諭大部分時間都是與索末菲一同進行理論研究和數學推導,有了一定結果就會在研討會上與大家一起討論。

他們很快就計算發現,如果電子在橢圓軌道上繞原子核旋轉,其速度將不同於在圓形軌道上的電子。

如果再考慮電子運動的相對論效應,那麼橢圓軌道與圓周軌道之間的能量差很小,而這個能量差似乎正好對應兩條譜線的能量差。

索末菲已經思考這個問題很久,順勢引入了新的量子數,準確說是三個:軌道方向量子數、軌道形狀量子數、自選方向量子數。

更通俗的理解就是量化了軌道的形狀。

除此以外,算著算著,索末菲算出了一個奇怪的東西,他立刻叫來李諭:“我似乎發現了一個蹊蹺的東西,你看!”

李諭隻掃了一眼其中的“1/136”就知道是什麼:“精細結構常數。”

“精細結構常數?”

索末菲一愣,轉念一想,李諭在《分形與混沌》中就寫到過“精細結構”這個詞語,用一下似乎沒什麼不妥。而且他們研究的分裂譜線,正是氫原子光譜的精細結構。

“我讚同這個名字,”索末菲說,“非常神奇的是,它竟然沒有量綱,也就是個沒有單位的純數字,這該如何解釋?”

索末菲的問題問住李諭了。

在此後經過更加細致的計算後,精細結構常數約等於1/137。

按照最基本的理解,精細結構常數就是氫原子基態電子的速度v除以光速的數值。

不過後來學界又發現這個數字賊神奇,仿佛是宇宙的一個彩蛋,出現在量子理論的很多地方。

比如最典型的電磁耦合,人們發現電磁相互作用的強弱是強力的1/137。

換句話說,精細結構常數決定了電磁力的強弱,也就決定了原子、分子的性質。這個常數太大或者太小,原子分子或許都不會形成。

正因如此,量子電動力學中用精細結構常數表明電子和電磁場之間的相互作用強弱。

這相當神奇。

精細結構常數上百年來困擾了許多優秀的物理學家與數學家。

狄拉克曾說:“這個數字是物理學中最基本的未解之謎。”

泡利說:“當我死後,我問上帝的第一個問題將是:精細結構常數的意義是什麼?”

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