作者:虚空圣堂
“真是後生可畏啊。”
“你的模型可是幫了量子論的大忙。”
“說起來,我和你的導師都得感謝伱呢。”
“你讓量子論又上了一個臺階,成爲真正的系統性理論了。”
普朗克顯然心情極好,玻爾的理論,是對量子論的最強力支持。
如果玻爾模型被證明是對的,那麼量子論的地位將再也不會被撼動。
最重要的是,玻爾是李奇維的學生。
所以普朗克越看對方越喜歡。
要是換做其他人,普朗克最多是欣賞,遠遠談不上喜歡。
隨後,在普朗克的介紹下,玻爾一一認識了勞厄、玻恩等德國年輕一輩物理學人才。
這些人他之前就早有耳聞,都是真正的天賦絕倫之人。
玻爾自然不敢輕視。
勞厄伸出手,笑着說道:“恭喜你,玻爾。”
“玻爾模型真是偉大的理論,我相信它一定會綻放出最璀璨的光芒。”
玻爾說道:“感謝你的誇獎,勞厄,我今天就是來德國學習的。”
“我的理論還需要進一步的完善。”
李奇維和普朗克看着玻爾和勞厄交談,臉上都浮現出笑意。
其實比年齡,勞厄比李奇維還要大一歲。
但是在李奇維眼裏,他總把這些人當成晚輩看待了。
這就是地位帶來的身份差別。
寒暄完畢,李奇維帶着玻爾,在柏林大學,與德國物理學家進行了友好的學術交流。
雙方各自針對自己的研究領域,展開了深入的探討,收穫滿滿。
公開的交流結束後,李奇維帶着玻爾又單獨和普朗克交流。
主要內容就是希望普朗克能找到一個以前無法解釋的現象,但是玻爾模型可以解釋。
期間玻爾又給普朗克詳細解釋了他的理論。
普朗克聽完後,微微皺眉,陷入了思考,良久才說道:
“玻爾,你的理論的核心其實就是量子化軌道。”
“所以,我認爲需要從量子不連續的角度去考慮。”
“其實,有一個領域就非常適合。”
“而且它正好是我們德國物理學界的強項。”
玻爾呼吸急促,果然不愧是物理學的老前輩,這麼快就有答案了嗎?
普朗克繼續說道:“其實玻爾,你是聰明反被聰明誤了。”
“第一屆布魯斯會議上,你的導師就已經斷言,現代物理學的核心就是原子。”
“把原子研究清楚了,其餘的問題都會迎刃而解。”
“不管是現代物理學的放射性、X射線,還是經典物理學的問題,都可以被解釋。”
“其中經典物理學就有一個問題,元素的光譜問題。”
“光譜爲什麼是分立的,而不是連續的。”
“光譜的譜線到底是怎麼來的呢,它的產生機理是什麼?”
“如果說元素的光譜真的和原子的結構有關,那麼光譜的分立和電子軌道的量子化,這兩者之間會不會有什麼聯繫呢?”
“畢竟他們的特徵都是不連續。”
“而光譜學研究就是我們德國的強項,你或許可以多看些這方面的論文。”
轟!
普朗克的分析令玻爾茅塞大開。
就好像在他的頭腦裏引爆了一枚炸彈。
被別人奉爲圭臬當成珍寶的玻爾筆記,反而被他本人給忽略了。
是啊,玻爾筆記裏記載了布魯斯教授總結的經典物理學問題。
其中元素的光譜,就是比較重要的一個。
而且裏面也提到了分立現象。
當初洛倫茲教授甚至還提問:“難道用量子論就能解釋光譜問題嗎?”
布魯斯教授因此才讓自己研究量子和原子的關係。
怎麼自己反倒是忘了呢?
玻爾對自己又氣又好笑,自己完全是燈下黑了。
其實這也不能怪玻爾。
在當時,沒有人會把量子概念和光譜分立聯繫在一起。
因爲大家都沒有理論工具。
李奇維所謂的讓玻爾去研究,在其它大佬眼裏,也就是一種嘗試而已。
就好像導師對學生說,這個方向很有意思,你做個實驗看看。
因此,不僅玻爾想不到,其他人也想不到。
然而玻爾模型卻讓普朗克看到了希望。
或許它就是解開元素光譜祕密的鑰匙。
此刻玻爾呼吸急促,對普朗克越發的尊重。
老一輩物理學家果然非同凡響。
他們或許對於現代物理學的研究顯得力不從心。
但是那種敏銳的直覺和龐大的知識量不會消失。
他們就是物理學界活着的寶庫。
這一刻,玻爾再也不敢小覷任何老一輩物理學家了。
更何況,普朗克還是老一輩中的頂級存在,更加可怕。
面對玻爾,這個自己最得意學生的學生,普朗克沒有藏私,他繼續說道:
“但是光譜學非常複雜凌亂,有很多領域的內容。”
“我可以給你一個具體的參考方向。”
“我看了你的論文,其中計算電子能級和軌道半徑時,用的是氫原子的例子。”
“這說明你很聰明。”
“氫原子是元素週期表中最簡單的原子,它的結構也最簡單,很適合作爲研究對象。”
“所以,光譜學對於它的研究也是最多的。”
說到這裏,普朗克忽然問道:“玻爾,你知道巴爾末公式嗎?”
玻爾一愣,他真沒有聽過這個東西。
他的本科專業方向是金屬電子論,博士的課題又是原子結構。
所以他很少接觸光譜學的內容,至於這個什麼巴爾末公式就更不清楚了。
於是普朗克開始給玻爾解釋巴爾末公式。
李奇維在一旁聽的津津有味,普朗克果然是德國最頂級的物理學家。
這份洞察力簡直無與倫比。
要知道,李奇維是有着後世的經驗,所以遊刃有餘。
但是普朗克僅僅憑藉論文,就能分析出原子結構和元素光譜之間的聯繫,簡直讓人膜拜。
真實歷史上,玻爾模型就是因爲完美解釋了巴爾末公式,以及進一步解釋光譜的產生和分立,從而震驚了物理學界。
可以說,玻爾直接把光譜學給終結了。
早在1850年,物理學家們就已經詳細測量了氫元素的發射光譜(那時原子的存在還有爭議,以元素稱呼)。
所謂發射光譜,可以形象地理解爲原子會朝外發射不同波長的光。
這些光按照波長依次排列的圖案,就是該原子的發射光譜。
而吸收光譜,則是指用光去照射原子時,原子會吸收掉部分波長的光。
這些被吸收的光,按照波長排列後就是吸收光譜。
在可見光的範圍中,氫元素的發射光譜有四條譜線。
對應的波長分別是410納米(紫光)、434納米(藍光)、486納米(綠光)、656納米(紅光)。
當時的物理學家們非常好奇。
氫元素的光譜線是怎麼來的?
爲什麼光譜線條是分立的而不是連續的?
後來,物理學家們發現所有的元素都有各自的光譜。
當然,雖然大家不清楚機理,但這不妨礙物理學家使用光譜去解決問題,比如基爾霍夫等人。
但不管怎麼說,光譜的機理始終沒有解決。
儘管受限於時代,但物理學家們還是努力做出了嘗試。
比如,研究氫元素四條光譜線波長之間的關係,能不能用數學公式去表示,找到其中的規律。
傳奇的是,這項工作並不是由物理學家完成的,而是被一個瑞典的中學數學老師解決了。
他的名字就叫做巴爾末。
巴爾末作爲數學老師,每天上完課後就覺得非常無聊,那時候也沒什麼娛樂活動。
他的愛好就是研究數學,但過於高深的數學,憑藉他的智商又看不懂。
所以巴爾末很苦惱,他想找點難度不高但有趣的數學問題進行研究。
正好這時,他的一位朋友建議他,可以嘗試算下氫元素光譜線波長之間的關係。
也就是410、434、486、656,這四個數字之間的關係。
看起來是不是很像後世的找規律遊戲?
巴爾末瞬間來了興趣,覺得這個可以搞,還能跟物理沾上邊。
沒想到這一試,還真被他找出了一個數學公式。
λ=B×(m/(m-n))。
其中λ表示波長,B是經驗常數,約等於364納米,m和n是正整數。
巴爾末發現,當n=2時,m分別取3、4、5、6,代入公式後,計算的結果正好是656、486、434、410。
他的天賦簡直無敵,硬生生給湊出來了。
巴爾末反正無聊,於是他又多想一步,要是n取其他的值會怎麼樣。
比如,n=3時,m再取4、5、6、7,那計算出來的結果代表什麼意思呢?
可惜,巴爾末不是物理學家,他沒有深究裏面的物理本質,而是直接就把結果以論文的形式發表了。
後來,物理學家們驚奇地發現,這個公式實在太厲害了。
巴爾末計算的n=3時的波長,其實是氫元素在紅外區域的光譜線(所謂紅外區域,就是指波長超過750納米的光形成的範圍)。
它在1908年被德國物理學家帕邢發現,命名爲帕邢系。
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