第468章 旧量子论终结!以我布鲁斯·李之名义!宣布量子力学之到来!

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    李奇维提出的“电子自旋不可描述”,让在场所有人震撼不已。
    不管是天才还是大佬们,都无法想象那是一种什么样的状态。
    物理学发展到最后,难道终极结果是不可知?
    那对于物理学家而言,有点过于残忍了。
    真实历史上,电子自旋概念的提出,是量子力学的一个重要分水岭。
    在它之前,称呼是【旧量子论】;
    在它之后,才是真正的【量子力学】。
    旧量子论之所以带一个“旧”字,是因为它依然采用经典物理学的观念,来理解量子世界。
    从普朗克提出量子概念,到玻尔提出量子化轨道,再到最后四大量子数全部出现。
    你会发现,这其中到处都有经典物理学的身影。
    比如玻尔认为电子绕原子核的运动,是以轨道的形式,轨道就是经典物理学的概念。
    电子自旋中的自旋,同样也是经典物理学的概念。
    可以说,旧量子论的一切,全都是建立在经典物理学之上。
    我们无法通过最基本的原理或者假设,用数学推导出电子的各种行为。
    换句话说,旧量子论没有理论基础。
    所以,它才会出现各种问题。
    比如电子自旋的矛盾性。
    等等。
    以上这些问题,最终导致了量子力学的诞生。
    它对于现代物理学的重要性,不亚于牛顿力学对于经典物理学的意义。
    用任何语言形容它的伟大,都不足为过。
    李奇维立于众人之前,脑海里闪过的正是量子力学那波澜壮阔的历史。
    对于后世每一个物理学专业的学生而言,那都是令人神往的时代。
    而李奇维甚至很快要亲手开辟这个黄金大世。
    没有人可以理解他内心的激动。
    但是现在,他却先要给泡利解释电子自旋的问题。
    这个问题,可不好回答。
    真实历史上,海森堡横空出世,提出了量子力学的第一个版本:矩阵力学。
    通过矩阵力学,就可以直接推导出电子的前三个量子数(除去自旋)。
    震惊天下!
    但是矩阵力学有个缺点,就是太晦涩难懂了。
    因为它用到的数学工具:矩阵,当时根本没有多少物理学家熟悉,更别提使用了。
    强如泡利,都得花费半个月,才能使用矩阵力学推导出氢原子的电子模型。
    其他人可想而知。
    然而幸运的是,海森堡提出矩阵力学没多久。
    紧接着,薛定谔灵感爆发,提出了量子力学的第二个版本:波动力学(薛定谔方程)。
    (薛定谔之所以能提出波动力学,是受到了德布罗意的波粒二象性的启发。)
    (这是另一段精彩的故事,涉及矩阵力学和波动力学的斗争,暂时不剧透哈。)
    使用波动力学,同样可以直接推导出电子具有前三个量子数。
    但是对于物理学家而言,波动力学就比矩阵力学要友好太多了。
    因为波的知识,可是物理学家的强项,大家都能很好地理解和计算。
    所以,波动力学一出现,就力压矩阵力学,成为量子力学的主流版本。
    同时也正因为此,海森堡和薛定谔就互相看不对眼了。
    但经过一段时间后,大家发现,矩阵力学和波动力学,在数学上其实是等价的。
    (注意!在物理上却是不等价的!)
    两者都没有错,只不过是同一理论的不同侧面。
    但不论是哪一个,都无法正确推导出第四量子数:电子自旋。
    这时,狄拉克出手了!
    他创造性地把狭义相对论和波动力学结合在一起,统一了狭义相对论和量子力学。
    提出了震惊物理学界的狄拉克方程。
    在这个方程中,狄拉克考虑了电子在做高速运动时的相对论效应。
    通过它,就可以直接推导出电子具有自旋,且自旋量子数是1/2,同时也能推导出磁矩。
    后来,就把自旋为半整数的粒子,称为费米子,比如电子等。
    而自旋为整数的粒子,称为玻色子,比如光子,自旋量子数为1。
    至此,电子的所有行为和属性,才有了坚实的理论基础。
    这就是电子自旋推导的来龙去脉。
    可以说,它贯穿了整个量子力学的发展历程。
    在这个过程中,物理学家们对于量子世界的认识逐渐加深。
    大家这才发现,神秘莫测的电子自旋,也只是量子力学的冰山一角而已。
    还有很多不可思议的现象,它们比电子自旋更离谱。
    比如:测不准原理、波函数坍缩、量子纠缠......
    于是,大家不再纠结,终于接受了电子自旋的不可描述性。
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