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主题:【原创】《量子》----第九章·姗姗来迟的桃色事件(1) -- 奔波儿

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家园 【原创】《量子》----第九章·姗姗来迟的桃色事件(3)

11月23日,“薛定谔清晰而完美地阐述了德布罗意是如何将波与粒子联系在一起,以及他是如何通过限定整数数量的波必须处在定态轨道中,从而得出尼尔斯·玻尔与索末菲的定量化定律”,而此时,21岁的青年学生费利克斯·布洛赫(Felix Bloch:1905~1983)也参加了这次讲座。波粒二相性理论在当时一直没有得到实验观测证实,而这种情况要一直持续到1927年为止,德拜觉得这一理论荒谬不堪,“不啻于是小儿说梦”。根据波的物理理论,任何波,从声波到电磁波,甚至包括小提琴的琴弦上产生的波,都可以找到相应的方程对其进行描述。但根据薛定谔的介绍,德布罗意从未尝试过用什么“波动方程”对他的某个物质波进行描述。即使是爱因斯坦在读过这位法国公爵的论文后也未做过这样的尝试。德拜的言论“似乎有些鸡蛋里挑骨头,但并没有造成多大的反响”,布洛赫在50年之后依然记得当时发生的那一幕。

薛定谔明白德拜是对的:“你不能在没有波动方程的情况下研究什么波。”就在那一刻,他决定找出德布罗意的物质波背后本应存在但却失踪的方程。在结束了他的圣诞节休假后,薛定谔在新年中召开的学术会议上将会宣布“我的同行德拜建议说应该找出一个波动方程;那好,我已经找出一个了。”在上次会议和这次会议的间隙时间内,薛定谔研究了德布罗意所给出的初步观点,并将其发展成为堪称石破天惊的全套量子力学理论。

对自己应该从哪儿着手并应该做些什么,薛定谔心知肚明。德布罗意已经尝试过他的波粒二相性理论,即推算出玻尔原子模型中那些可以存在的轨道,而这些轨道的长度等于这些电子驻波波长的整数倍。薛定谔明白他所要推导出的那个神秘的波动方程必须能够重建出氢原子的三维模型,而这一模型还必须存在三维的驻波。原子模型将成为他需要寻找的这一波动方程的试金石。

在开始这一搜寻后不多久,薛定谔发现他已经将这一方程纳入囊中。但是,当他试图用其去建构原子模型时,这个方程并未给出正确的答案。造成失败的根本原因是由于德布罗意在发展和描述波粒二相性时,所用的方法是爱因斯坦的狭义相对论理论。在德布罗意理论的启发下,薛定谔着手寻找一个在形式上具有“相对论性质的(relativistic)”波动方程,并如愿以偿。同一时期,乌伦贝克和古德斯米特已经发现了电子自旋的概念,但这哥俩的论文要在1925年11月才付梓。薛定谔发现了一个相对论性质的波动方程,但这一方程并未包含自旋现象,因而自然与实验观测并不吻合。

圣诞节假期马上就要到了,薛定谔开始将注意力放在发现波动方程上,而将相对论先放在一边。当电子以接近光速的速度运动时,相对论就是一道绕不过的坎儿,他明白自己的波动方程将会无功而返。但是,如果单就自己的目的而言,这个方程应该还有可取之处。然而,没多久,就有一件物理学之外的事情爬上了他的心头。他和妻子安妮之间纠葛不断的婚姻生活又出了麻烦,而这一次比任何一次持续的时间都要长。尽管发生了婚外情,并且俩口子都已经谈到了离婚,但俩人都不愿意就此与对方形同陌路。薛定谔想先出去躲避几周。他找了个借口告知自己的妻子,然后离开苏黎世,前往他心爱的冬季度假胜地,即阿尔卑斯山中的阿罗萨,在那儿有一位老情人等着他。

能够再次享受哈维西别墅熟悉而舒适的一却,薛定谔非常兴奋。正是在此处,他和安妮渡过了以前的两个圣诞节假期,但这一次,与一位神秘女士共处的两周时间对薛定谔而言是如此短暂,以至于他根本没时间去感到有什么负罪感。尽管薛定谔的精力可能有一些牵扯,但他还是花时间继续搜索他的波动方程。“当时,我正忙着研究一个新的原子理论”,他在12月27日写道。“难道我仅仅只是了解了更多的力学知识!在这件事情上,我非常乐观,我想我会......解决它的,它将会是美不胜收的。”在薛定谔的一生中,经过这次“姗姗来迟的桃色事件”之后,接踵而至的是他即将收获一连串持续不断的硕果,且长达六个月。在他那位不知名的缪斯之神的指引下,薛定谔发现了一个波动方程,但这个方程真的就是他苦苦寻找的那一个吗?

第九章·姗姗来迟的桃色事件(4)


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