第460章 第四量子數的奧秘！終現！欲戴王冠，必承其重！

  荷蘭，萊頓大學圖書館。

  烏倫貝克和古德斯米特二人相對而坐。

  他們面前的桌子上，凌亂地擺放著稿紙，上面是密密麻麻的計算公式。

  雖然看起來很複雜，但其實一點也不簡單。

  烏倫貝克的臉上充滿笑意。

  他又想起了前段時間，自己和隊友發現第四量子數的過程。

  那是一段充滿了戲劇性的故事。

  當時，古德斯米特為了趕超泡利，每天幾乎下課後就泡在圖書館裡。

  為了節省時間，他甚至有時午餐只吃一些水果充飢。

  可見他被泡利噴的有多慘，連準備物理奧賽時，都被這麼刻苦。

  正巧那天，烏倫貝克也過來了。

  他這段時間被第四量子數搞得神魂顛倒。

  李奇維在德國演講的內容，幾乎都快要被他背下來了。

  然而，他依舊是毫無頭緒。

  二人坐在一起，大眼瞪小眼，臉上都很無奈。

  古德斯米特長吁短嘆。

  「難道我古某人永遠都要被泡利那傢伙壓一頭嗎？」

  「真是不甘心！」

  「第四量子數，你這個神秘的小精靈，你到底藏在哪裡啊？」

  發了一通牢騷後，他還是只能老老實實看量子論的論文。

  希望能找到什麼靈感。

  這時，古德斯米特隨手拿起旁邊的蘋果。

  他剛想啃一口，忽然想到圖書館裡不能吃東西。

  於是，就忍了下來。

  接著，他竟然鬼使神差地轉動起了蘋果。

  蘋果雖然是不規則形的，但是上下處比較平整，也能勉強轉起來。

  古德斯米特看著蘋果，心情也變好了，甚至還笑了起來。

  這時，對面的烏倫貝克被古德斯米特的笑聲吸引。

  他抬起頭看向對方，隨即又看向旁邊轉動的蘋果，莞爾一笑。

  「大古已經被折磨到如此無聊的地步了。」

  「哎呀，要是再想不出來，乾脆我就勸勸他算了吧。」

  「沒了第四量子數，物理學還有其它重要的未解之謎。」

  「君子報仇，十年不晚。」

  然而，當烏倫貝克最後瞥了一眼蘋果時。

  轟！

  好似有驚天巨雷在他的耳邊炸響！

  幾乎一瞬間，他感覺到仿佛宇宙誕生之初的一抹靈光閃現。

  照亮了他眼中所有的黑暗，得以窺見天光。

  「哦！」

  「哦！」

  「上帝啊！」

  「我知道了！」

  「我知道第四量子數是什麼了！」

  烏倫貝克的內心在瘋狂嘶吼。

  一股熱血沖天而起。

  他的面容甚至因為激動而扭曲在了一起。

  「啊~~~！」

  他突然站起來，大吼一聲。

  想要宣洩心中的激動。

  圖書館內的眾人，都被嚇了一跳。

  「我靠，這是哪個瘋子！」

  「有毛病吧！」

  「什麼素質啊！」

  他們立刻朝烏倫貝克所在的方向看去，臉上全是鄙夷。

  古德斯米特很尷尬，他連忙把好友拉著坐下來，然後朝眾人示意抱歉。

  「烏倫貝克，你怎麼了？」

  「沒出什麼問題吧？」

  「我再也不和泡利比了，我們倆還是好好學習吧。」

  此刻，烏倫貝克的心情終於平復下來。

  他連忙用很輕的語氣，向圖書館內的眾人道歉。

  然而，他興奮地對古德斯米特說道：

  「我知道第四量子數是什麼了！」

  「我從你玩的蘋果上，受到了啟發。」

  嘩！

  古德斯米特聽後，猛然一驚。

  他瞪大了雙眼，滿臉不可思議。

  「真的嗎？」

  「烏倫貝克，你沒有騙我吧！」

  「老天啊！快說！」

  「我已經等不及了！」

  古德斯米特難以形容自己的心情，他感覺血液都快要沸騰了。

  第四量子數，都快要成為他的夢魘了。

  烏倫貝克長舒一口氣，說道：

  「泡利-布魯斯不相容原理，證明了電子必然存在一個二值性的性質。」

  「電子就好像一個點，繞著原子核運動。」

  「在三維空間中，上下、左右、前後，這些自由度已經把電子的運動方式描述完了。」

  「這就是電子的三個量子數。」

  「分別是軌道數量量子數、軌道形狀量子數、軌道方向量子數。」

  「但是，我們把視角放在電子本身。」

  「假設它不再是一個點，而是一個蘋果呢？」

  古德斯米特聞言，心中納悶。

  把電子看成一個蘋果？

  有什麼意義嗎？

  如果電子是蘋果大小，那麼原子核恐怕就是地球大小了。

  現在只不過變成蘋果繞著地球運動而已。

  本質上沒什麼區別啊。

  於是，他問道：

  「這樣有什麼意義呢？」

  烏倫貝克見古德斯米特還沒有反應過來，他笑著說道：

  「你剛剛讓蘋果怎麼運動的？」

  古德斯米特不假思索，脫口而出：

  「就是讓它轉動起來啊，就和陀螺一樣。」

  「這有什麼特殊的嗎？」

  烏倫貝克只是笑笑不說話，盯著古德斯米特的眼睛。

  忽然！

  後者猛然一驚。

  「轉動？」

  「蘋果在轉動？」

  「哦！」

  「老天啊！」

  「電子在旋轉！」

  「是了，是了，這就是第四個量子數。」

  「而且是電子本身的性質。」

  「烏倫貝克，你才是最強的天才啊！」

  這一刻，古德斯米特徹底瘋狂了。

  電子自旋讓他豁然開朗，撥開雲霧見光明。

  還有種醍醐灌頂的感覺。

  「太巧妙了，太神奇了！」

  溢美之詞從他嘴中不斷地傾訴出來。

  烏倫貝克笑著說道：

  「沒錯，我認為第四量子數就是電子自旋。」

  「如果把電子想像成是一個實心球體，那麼它就會有旋轉的概念。」

  「電子會繞著它的中心軸旋轉。」

  「而根據旋轉方向不同，又可以分為逆時針旋轉和順時針旋轉。」

  「這正好對應電子的二值性。」

  「即第四量子數具有兩個取值。」

  「如此一來，不僅泡利-布魯斯不相容原理可以解釋了。」

  「就連反常塞曼效應也可以解釋了。」

  「電子因為有自旋，所以會產生自旋磁矩。」

  「當它與磁場相互作用時，自旋不同的電子，就會導致自身的能態出現輕微的差異。」

  「因此，譜線就發生了進一步的分裂。」

  「這就是反常塞曼效應出現的原因。」

  轟！

  古德斯米特如聽天籟。

  這一段分析讓他有種沉迷的感覺。

  實在太精巧了！

  他激動地說道：

  「烏倫貝克，你要名震物理學界了！」

  「我有預感，電子自旋一定就是物理學界苦苦尋求的第四量子數。」

  「上帝啊！沒想到它竟然那麼簡單。」

  確實，當古德斯米特真的知道第四量子數的存在後，就覺得非常簡單。

  自旋啊！

  這可是最基礎的力學概念。

  隨便找個物理本科生，都能算出各種各樣的自旋公式。

  然而，當它沒有被發現之前，物理學界那麼多大佬，就是沒人能想到這一點。

  這一刻，古德斯米特感受到了布魯斯教授的偉大之處。

  從0到1實在太艱難了！

  而且第四量子數還是在如此雄厚的基礎上誕生的。

  他感慨道：

  「沒有布魯斯教授、玻爾教授以及於隱發現反常塞曼效應。」

  「好吧，再加上一個泡利。」

  「想要憑空發現第四量子數，簡直不可能。」

  「原創物理學研究，果然是天才的遊戲。」

  聽完古德斯米特的話，烏倫貝克笑著說道：

  「大古，剛剛你有句話說錯了。」

  「不是我要名震物理學界了。」

  「而是我們倆一起，名震天下！」

  「沒有你的幫助和啟示，靠我一個人，永遠也想不到電子自旋。」

  「這份榮譽，是我們兩個人的。」

  嘩！

  古德斯米特激動的難以自持。

  他一把抓住烏倫貝克的手，顫抖道：

  「好兄弟！」

  烏倫貝克笑道：

  「現在還剩一個部分，那就是確定自旋量子數的具體數值。」

  「大古，你數學比我好，這部分你可得多出點力。」

  古德斯米特雄心壯志說道：

  「放心，交給我。」

  啪！

  此刻，烏倫貝克被聲音驚醒，從回憶中回過神來。

  他的嘴角還帶著淡淡的笑容。

  二人發現第四量子數的經歷，充滿了趣味。

  說不定以後能成為物理學領域的一樁美談。

  而對面的古德斯米特，剛剛放下筆，伸了一個懶腰。

  正是他的筆聲吵醒了回憶中的烏倫貝克。

  他如釋重負地說道：

  「哎呀，終於算出來了。」

  烏倫貝克接過對方的結果後，看了起來。

  「根據以上計算可知：」

  「電子自旋量子數的取值為【﹢】和【﹣】。」

  他笑著說道：

  「大古，真有你的。」

  「這樣我們的理論就完整了。」

  「±正好對應二值性。」

  這一刻，淡定低調的烏倫貝克，也終於放下心來。

  古德斯米特憧憬而自信地說道：

  「布魯斯教授舉辦的量子論研討會，我已經迫不及待地想它開始了。」

  「泡利肯定也會過去。」

  「到時候，我要讓他睜大眼睛看看我們的理論。」

  「第四量子數，完全不比他的不相容原理差。」

  「哼哼，看他以後還敢不敢嘲諷我為學渣了。」

  烏倫貝克無奈地笑笑。

  「泡利啊泡利，你為什麼要惹大古啊。」

  在他看來，這一次，哪怕天才如泡利也得吃癟了。

  畢竟電子自旋的發現，絕對是震驚物理學界的大事。

  更是量子論領域的大事。

  烏倫貝克已經能想像出，在場那麼多大佬聽聞這個概念後，那種震驚的樣子了。

  甚至布魯斯教授也會驚訝吧。

  他美美地想著。

  然而。

  物理研究的道路上，怎麼可能一帆風順。

  烏倫貝克和古德斯米特很快將會因為一個問題，而啞口無言。

  他們的電子自旋量子數，存在一個巨大的bug！

  真實歷史上，當烏倫貝克和古德斯米特寫完電子自旋的論文後。

  他們首先把論文交給了導師埃倫費斯特。

  後者看後大驚。

  因為這個想法實在太大膽了。

  從來沒有人考慮過電子還會存在自旋。

  埃倫費斯特有點拿不準。

  但是學生的心血他非常珍惜，不願意埋沒二人的才華。

  於是，他就把論文寄給了早已退休的洛倫茲教授。

  洛倫茲雖然退休，但他依然是荷蘭物理學界的精神領袖。

  很多後輩遇到問題，都會請求他給予指點。

  「快去請洛倫茲老祖！」

  洛倫茲第一次看到論文後，也被驚的不輕。

  他覺得這篇論文非常重要。

  但是洛倫茲作為經典物理學的大佬，他對於自旋這個概念太熟悉了。

  如果電子真的是在自旋。

  那麼

  經過一通咔咔咔的計算。

  嘩！

  洛倫茲發現了一個巨大的問題。

  如果電子要自旋，就必須打破某一種界限。

  而這個界限，按理來說是不可能被打破的。（猜猜是什麼）

  這可了不得。

  當洛倫茲把結果反饋回來時，烏倫貝克和古德斯米特立馬就慌了。

  因為按照洛倫茲的計算，他們倆的論文有一個致命的錯誤。

  這個錯誤甚至是常識性、丟人現眼級別的。

  而洛倫茲作為荷蘭物理學界的領袖，他的計算不可能出現錯誤。

  這就尷尬了。

  但是埃倫費斯特愛徒心切。

  於是，他大手一揮，安慰道：

  「你們倆不要怕。」

  「論文照舊發表。」

  「年輕人嘛，犯點錯誤不要緊。」

  「或許它並不是一個錯誤呢？」

  因此，烏倫貝克和古德斯米特關於電子自旋的論文得以發表。

  隨即，就引起了物理學界的軒然大波。

  大佬們反應不一。

  愛因斯坦和玻爾都認為，洛倫茲計算出的錯誤，並不是真正的錯誤。

  利用量子論的概念可以解釋。

  然而，泡利卻始終堅決反對。

  因為就在這之前，他猛烈抨擊了科羅尼格的論文。

  而後者的論文和烏古二人的論文內容，幾乎一致。

  當然，後來證明，那一次確實是泡利錯了。

  但是，這一世嘛。

  即將到來的量子論研討會上，就看泡利能不能發現這個問題了。

  一旦泡利發現了，以他的性格，估計會得烏古二人當場自閉。

  而在場的人，估計很難有人可以說服泡利，其實那個錯誤並不是錯誤。

  除非

  李奇維出手！

  此刻，圖書館內響起了烏倫貝克和古德斯米特的低笑聲。

  他們二人很快就會明白，什麼叫欲戴王冠必承其重。

  一個全新的物理學理論剛誕生，必然飽受質疑。

  只有邁過，才是海闊天空。

  (本章完)