第288章 神之再出手!軌道方向量子化!(日8第9天,求訂閱!)
洛倫茲顯然有備而來。
塞曼效應和GKY效應,是光譜學中非常重要的現象。
若是解決不了這兩個效應,玻爾模型就永遠不能宣稱終結光譜學。
軌道數量量子化,解釋了巴爾末系的四條分立譜線。
軌道形狀量子化,解釋了巴爾末系單條譜線一分為二的精細結構。
而現在,所有人都知道,需要再加一個量子數,才能解釋單條譜線一分為三的現象。
但,它會是什麼呢?
在場的人全都不知道。
而李奇維就是他們最後的希望。
或許他們今天就要見證,玻爾模型從剛發表時的稚嫩,一步步成長為邏輯自恰的巔峰理論。
正應了這場會議的主題:量子之巔。
在所有人的注視和呼吸急促下,李奇維終於開口了。
「看來大家的想法和我差不多。」
「確實需要再加一個量子數。」
「但是加什麼呢?」
「我們不妨這樣思考一下。」
「原子的內部是一個非常複雜的電磁場環境。」
「而電子本身繞原子核旋轉運動時,會產生磁矩。」
「磁矩大家應該都知道,就類似於力學裡的力矩概念。」
「那麼電子產生的磁矩,受到電磁場的作用,會發生什麼現象?」
嘩!
玻爾恍然大悟。
前排的諸多大佬也是眉頭一松,甚至還有激動地拍大腿的。
當然,大部分人還是一臉懵逼的。
李奇維笑著說道:「看來不少人已經想出來了。」
「沒錯,磁矩和電磁場作用,電子軌道的方向會發生偏轉。」
「以前電子的軌道都是平的,現在發生偏轉後,就與原來的軌道有了夾角,形成一個新的軌道。」
「這個偏轉後的新軌道,能級也和原來不同。」
「所以電子躍遷有了更多的選擇。」
「想像一個三維坐標系。」
「原本的橢圓軌道是在XY平面上。」
「現在軌道方向發生變化後,可能就變成與XZ平面平行了,或者與YZ平面平行。」
「這樣,就有三種不同的能級差,所以發射出三種不同的波長的電磁波。」
「如此,就可以解釋譜線一分為三的現象了。」
「當然,根據實驗結果來看,譜線的分裂並不是無限的。」
「這代表電子可選的方向個數也不是無限的。」
「所以,電子的軌道取向也是量子化的。」
「塞曼效應和GKY效應恰好就是方向量子化的最好證明。」
「因此,我認為第三個量子數就是軌道方向量子數。」
「由於它是和電子的磁矩(magnetic moment)有關。」
「我就用【m】表示它吧。」
「當然m的取值也不是隨意的。」
「它和l有關。」
「m可以取【-l到l】之間的整數。」
「比如,當n=2時,l=0、1,m=-1、0、1。」
「它表示,電子的第二軌道,新增一個橢圓軌道(l=1),新增兩個軌道方向(m=-1、1)。」
「當n=3時,l=0、1、2,m=-2、-1、0、1、2。」
「它表示,電子的第三軌道,新增兩個橢圓軌道(l=1、2),新增四個軌道方向(m=-2、-1、1、2)。」
「剛剛我一直在思考數學證明,但是需要的計算量太大,所以我就不現場展示了。」
「後續我會讓玻爾以論文的形式,把結果整理後發表出來,供大家評議。」
「但我個人還是很有把握的,應該不會出錯。」
「以上就是我的解釋。」
轟!
會場陷入了死一般的寂靜。
李奇維全程沒有一個公式、一個示意圖,全憑邏輯,就把洛倫茲的問題解釋的清清楚楚。
在場的所有人都被折服了。
他講的如此通俗易懂,以至於連旁邊化學專業的小伙子都聽懂了。
「媽的,真牛逼!」
所有人都沉浸在關於電子軌道方向的想像中。
這一次,李奇維直接將原本二維的玻爾模型,升級到了三維。
讓人不明覺厲。
以前的玻爾模型是一個扁平的原子結構。
然而現在,它變成了三維的球形殼層結構。
每一個軌道都是一個球殼。
比如第一軌道,當n=1時,l=0,m=0,電子軌道就是一個圓形,而且軌道沒有方向。
因此可以形象地認為,電子軌道的圓形繞著直徑旋轉一周,就變成了一個球殼。
電子在球殼的表面運動。
當n=2時,l=0,m=0,第二軌道也有和第一軌道類似的球殼。
但是當l=1時,m=-1、1,這時軌道變成了橢圓,其繞著長軸旋轉就變成了橄欖球形狀的殼。
而由於又多了兩個方向,相當於把原本豎起來朝天的橄欖球,變成橫擺在地上和豎擺在地上(都平行地面)。
所以,第二軌道的殼層里,包含了4種軌道:球殼軌道、三個橄欖球軌道。
【球殼軌道就是後世所謂的s軌道,橄欖球軌道就是p軌道。】
【注意,這時候還沒有提出概率解釋,電子云的概念也不存在,不能去硬套s、p、d軌道的形狀。】
【可見我們當時學的時候,是多麼粗糙。】
玻爾模型因為李奇維的補充而變得更完善。
同時帶來的問題就是,幾何空間感不好的人,很難想像三維軌道的複雜情況。
此刻,在場的大部分人都是這種感覺。
他們只能想像出幾種簡單的情況,再複雜一點大腦CPU就過載了。
「我的上帝啊,這真的是人能想像出來的理論嗎?」
「布魯斯教授,你就是我的神啊。」
「我竟然聽懂了布魯斯教授的解釋,我感覺自己現在強的可怕。」
「別說話,我已經在考慮第四種量子數了。」
「.」
此刻會場已經徹底沸騰了。
所有人都在議論紛紛。
現在玻爾模型終於展現了它的可怕。
三大軌道量子數歸位,直接終結了光譜學。
任何現象都可以用它去解釋了。
甚至現在已經不能稱之為玻爾模型,而應該是玻爾-李原子模型。
這師徒倆以超絕的實力,把原子結構推到了真正的巔峰。
哪怕是前排的大佬們,現在也是震撼不已。
李奇維又一次用他天馬行空的想像力,征服了所有人。
普朗克感慨道:「真是沒有想到,一個小小的原子,竟然引出這麼多顛覆的理論。」
「對於微觀世界,我們了解的還是太少了。」
旁邊的湯姆遜感嘆道:「或許我們有生之年,可以看到爆發式的突破。」
「就憑現在布魯斯如日中天的氣勢,我感覺可能性還是很大的。」
隨即兩人相視一笑,引得周圍人又是一陣羨慕。
不過,二位大佬的話確實沒有問題。
就憑布魯斯現在這樣的狀態,如果再保持個二十年。
物理學會發展到哪一步,真是不好說。
麥可遜則調侃道:「早知道我就不提問題了。」
「今天我是準備來砸場子的,沒想到反而成就布魯斯和玻爾。」
「你們歐洲物理學又超越了美國。」
眾人取笑道:「麥可遜教授,你這話就錯了,物理學是屬於全人類的。」
眾人哈哈大笑。
台上的洛倫茲看著李奇維,心中也是感慨萬千。
他還清晰地記得,對方在第一屆布魯斯會議上說過的話。
「你的電子論雖然可以解釋塞曼效應,但它只是更深層次理論的表象而已。」
洛倫茲不由得苦笑,「是啊。」
「如果從現在的觀點來看,我的電子論確實問題很大。」
「甚至從某種角度而言,它就是錯誤的。」
「玻爾模型才是解決塞曼效應的真正理論。」
這一刻,即便強如洛倫茲,也對自己產生了一絲懷疑。
李奇維的天賦才情打擊到他了。
這時,李奇維發現他的異樣,走上前,特意避開了擴音器。
「洛倫茲教授,是不是還在想之前我說的話啊。」
洛倫茲看到李奇維過來了,想解釋又不知怎麼開口,後者繼續說道:
「你們老一輩物理學家的成就永遠不會被輕視。」
「在你那個時代,沒有人比你解釋的更好。」
「或許在不久的未來,今天的量子論也會被推翻,玻爾模型甚至會重構。」
「誰又說的清楚呢。」
「物理學本來就是一直在發展的過程中。」
「就好像現在的我們,不應該嘲笑古代的鍊金術一樣。」
洛倫茲聽到李奇維的話,非常感動。
他笑著說道:「布魯斯,聽你這麼說,我就好受很多了。」
「我還擔心伱看不上我的電子論呢。」
李奇維調侃道:「恭喜你答對了,洛倫茲教授。」
「改進了玻爾模型後,我現在看不上任何東西。」
兩人隨即哈哈大笑。
一旁的玻爾看著導師和洛倫茲談笑風生,心中無比羨慕。
如果說他提出的模型是個小孩子。
那麼布魯斯教授就相當於把它養大成人,變成了一個精壯的小伙,充滿活力,無懈可擊。
這一刻,李奇維在玻爾的心中,與神靈無異。
這個世界上,就沒有導師解決不了的物理問題。
不過,他沒有沉浸在李奇維的榮光中,因為那始終是別人的。
玻爾要憑藉自己的實力,走向最強!
李奇維深邃的眼睛,看著會場內的所有人。
現在,他對量子論的貢獻,甚至超越了歷史。
真實歷史上,為什麼愛因斯坦比玻爾名氣大那麼多。
因為相對論是愛因斯坦一人之力完成的。
而不談量子力學,單單量子論的發展就已經如此艱難了,有太多的人參與。
其中索末菲在1916年,提出了軌道形狀量子數和軌道方向量子數。
所以玻爾的地位才會次一點。
畢竟合作完成理論和獨立完成理論,中間的差距還是顯而易見的。
雖然狹義相對論在當時,已經有不少大佬都快要摸到門檻了,或許這不能體現愛因斯坦的實力。
但是廣義相對論,若是沒有愛因斯坦,哪怕直到李奇維所在的後世,也沒有人能提出。
因為它和時代的發展沒有任何關係。
它是純粹理論的巔峰,不受任何實驗儀器的限制。
早五十年,晚五十年發表,沒有任何區別。
這才是愛因斯坦封神的關鍵。
沒有他,也不會有其他人發表廣義相對論。
李奇維腦海里想著這些,思緒早已不知道飛到哪裡了。
台下的人還都沉浸在剛剛的精彩理論中,沒有人觀察到他的異樣。
這一刻,所有人都覺得今天的會議可以結束了。
不可能再有任何問題了。
尤其是光譜學,找不出什麼玻爾-李原子模型解釋不了的現象了。
「我打賭,不會再有問題了。」
「不對,我有預感,事情遠遠沒有那麼簡單。」
「你們看前排有位大佬,他的臉上一直帶有一絲笑容,估計在憋大招。」
「呀,還真是,我的上帝,我都擔心我今天會因為激動而猝死。」
不過,還未等到眾人眼中的那位大佬提問題,洛倫茲忽然又說道:
「布魯斯,你回答我的問題之前,說要解釋一個軌道形狀量子數推導過程中出現的異常。」
「現在,你可以開始了。」
「我認為原子結構的量子數已經不可能再增加了。」
李奇維神秘一笑,「那可未必哦。」
接著,他擺好擴音器,對著眾人說道:「我想玻爾模型經過這樣的改進,應該沒什麼問題了。」
「當然,這一切都是暫時的。」
「物理學永遠是朝前發展。」
「或許以後還會出現第四個量子數。」
嘩!
李奇維的話讓眾人一驚。
難道真的會存在第四個量子數?
大部分人是相信的。
因為只有存在機會,他們才能一飛沖天。
要是理論都已經完美了,那他們就只能永遠跟著別人後面了。
但是那些大佬們不敢輕易相信。
因為現在是真的真的不可能再找出一個軌道參數了。
很可惜,大佬們又失算了。
軌道的參數確實沒有了,但是電子本身可還有參數沒被注意到。
而這一切又將開啟新的篇章。
此刻,李奇維繼續說道:「之前在推導電子軌道形狀量子數的時候,不知道大家有沒有注意到一個東西。」
「它是一個常數,但在我看來卻非常古怪。」
「我覺得有必要在會上和大家討論一下。」
轟!
全場懵逼。
(本章完)