第546章 量子隧穿效應！神秘「穿牆」！同時證明概率波和不確定性原理！

  第546章 量子隧穿效應！神秘「穿牆」！同時證明概率波和不確定性原理！

  1924年註定是物理學史上最非凡的一年。

  誕生於這年的成果，或許不是物理學中最最重要的，畢竟有廣相在前，很難超越。

  但這一年絕對是最精彩的一年，整個物理學界都在為量子力學而瘋狂。

  它的內涵極其豐富，物理解釋神秘莫測。

  很多天驕哪怕只是做出一點微小的工作，都足夠名留青史了。

  

  德國，哥廷根大學。

  洪特如往常一樣，早早就來到了實驗室。

  只不過他今天表現的有點激動。

  因為前段時間他發現了一個非常有意思的現象。

  他今天準備好好研究。

  洪特在前年博士畢業後，就成為了導師玻恩的助教，後者還為他謀求了一份哥廷根大學的講師工作。

  所以，他可以一邊上課，一邊繼續跟著玻恩做研究，就如當初的威爾遜。

  作為洪特規則的提出者，按理說，他在物理學界也不能算無名之輩。

  但是洪特這個人非常低調，他不喜歡到處參加會議，只喜歡埋頭搞研究，所以論文發的很猛。

  真實歷史上，他一共發表了250多篇論文，絕對是高產物理學家。

  隨著量子力學的興起，洪特作為玻恩的學生，當然不會錯過。

  他最近的課題是用量子力學研究分子光譜。

  不管是舊量子論還是量子力學，在單原子的研究上，都產生了特別好的效果，幾乎可以解釋一切問題。

  但是一旦涉及到分子，哪怕是最簡單的雙原子分子，情況就會變得非常非常複雜。

  量子力學會遇到各種各樣的問題，因此誕生出很多細分方向的理論。

  而分子光譜就是其中之一。

  洪特在他的實驗過程中，發現了一個很不可思議的現象。

  分子竟然能夠從一個位勢阱穿越障礙，到達另一個位勢阱，然後再穿越回來。

  什麼意思呢？

  舉個形象的例子。

  假設分子是個小球，它的前方有一個小土坡。

  現在，分子想要越過小土坡這個障礙，到達另一邊。

  那麼常規辦法是什麼呢？

  給分子小球施加能量，讓它的能量超過小土坡的高度所需要的勢能。

  比如，可以推分子小球，或者拉著分子小球，越過小土坡。

  這很好理解，也符合經典物理學的圖景。

  但是洪特卻發現，分子竟然還有另外一種方式。

  這種方式極其匪夷所思。

  那就是：分子小球好像沒有看見這個小土坡一樣，直接就直愣愣穿過去了。

  簡直就跟穿牆一樣，沒有任何理由。

  這顛覆了洪特的三觀。

  他今天就是為了解決這個問題。

  很快，他又重複了一遍實驗，結果毫無疑問。

  分子又神奇地直接穿越過障礙了。

  他忍不住驚呼一聲。

  「這太離奇了！」

  這時，一個年輕人被洪特的聲音所吸引。

  他走了過來，滿臉好奇，笑著問道：

  「洪哥，你的實驗取得突破了嗎？」

  看見來人，洪特顯得非常熱情，同時又非常興奮。

  「費米，我覺得我發現一個了不得的現象。」

  「你是布魯斯教授認可的天才，要不你幫我分析分析。」

  費米連忙謙虛道：

  「洪哥，你就不要取笑我了。」

  「我才剛剛畢業，什麼都不懂，需要向你學習。」

  費米博士畢業後，受到義大利政府特別獎金的資助，前往德國留學。

  機緣巧合之下，他來到哥廷根大學，在玻恩的指導下從事研究工作。

  於是，他就和洪特成為了好朋友，二人年紀相仿，自然有很多共同話題。

  費米作為義大利物理學界的希望，承載著眾人的期許。

  真實歷史上，費米在玻恩那裡鍍金一段時間後，又去了荷蘭萊頓大學呆了一年多。

  留學結束後，他回到羅馬大學直接擔任物理學教授。

  而那時，他只有25歲。

  緊接著，他在28歲時，又被選為義大利科學院的院士。

  天才程度，可見一斑。

  洪特聞言，哈哈一笑。

  他知道眼前這個小老弟是不折不扣的絕世天才。

  所以，他很認真地想尋求對方的意見。

  於是，他就把自己發現的分子離奇現象描述了一遍。

  費米聽完後，產生了極大興趣。

  「哇！」

  「這個現象很有意思！」

  「在經典力學裡，這是不可能發生的事情。」

  「小球怎麼可能直接越過障礙呢？」

  二人熱烈地討論起來。

  這時，費米說道：

  「我覺得可以用概率波解釋這個現象。」

  「分子雖然在障礙的一側，但是它的本質是概率波。」

  「也就說，分子是有一定的概率出現在另一側的。」

  洪特皺了皺眉頭，他思考了一會，說道：

  「之前，我也想到用概率波解釋。」

  「但這樣會有一個問題。」

  「分子因為概率波雖然會直接出現在障礙的另一側。」

  「但是，這個【出現的過程】是什麼樣的呢？」

  「它越過障礙的機理是什麼呢？」

  「電子可以出現在原子內部的任意一處，那是因為原子內部是空的，沒有阻礙。」

  「但如果在原子內部放置一個障礙物，電子會不會就被擋住呢？」

  費米畢竟是天才，瞬間就明白了洪特的意思。

  對方說的確實很有道理。

  能不能出現和怎麼出現，不是一回事。

  如果沒有這個障礙，分子出現在另一側，就很好解釋。

  但有了障礙，就得解釋分子到底是如何穿過障礙的。

  一時間，二人絞盡腦汁，也想不到什麼頭緒。

  這個現象太詭異了。

  這時，費米提議道：

  「洪哥，我們去問問玻恩教授吧。」

  「量子力學，他比我們更有經驗。」

  洪特笑道：「正有此意！」

  於是，二人結伴來到玻恩的辦公室。

  咚咚咚！

  「請進！」

  渾厚的聲音響起。

  玻恩頭也沒抬，他正在給好友馮·卡門回信。

  早在十多年前，二人就開始一起合作發表論文，產生了深厚的友誼。

  如今，馮·卡門去了美國。

  他在密立根的盛情邀請下，幫助加州理工學院組建了航空實驗室，並且還建造了風洞。

  馮·卡門當時在哥廷根大學，主要研究方向是流體力學和空氣動力學。

  這兩個領域，絕對是力學中的硬骨頭。

  而馮·卡門成果纍纍，是業內公認的力學大佬。

  至於真實歷史上，他和錢學森的故事，應該就不用多說了。

  這次，馮·卡門給玻恩寫信，是討論正在籌備的「第一屆世界力學家大會」。

  馮·卡門作為力學領域的公認領頭羊，他想舉辦力學家們自己的布魯斯會議。

  也就是所謂的第一屆世界力學家大會。

  這是專門為了討論純粹力學理論而成立的會議。

  力學雖然是物理學領域最古老的科學，但它經久不衰，對世界的影響絲毫沒有隨著時間減弱。

  在後世的大學裡，力學甚至是和物理學平級的學科，而不是分支。

  由此可見它在物理學中的地位。

  馮·卡門作為大佬，振臂一呼，八方雲集。

  世界各地的力學家們，都激動萬分。

  最終決定，第一屆世界力學家大會將於今年8月份，在荷蘭的代爾夫特市舉辦。

  馮·卡門此番來信，就是希望老友玻恩能發動人脈，為他宣傳一波。

  玻恩欣然應允。

  他自己雖然不會參加這個力學大會，但畢竟也算是物理學領域的大事，他很樂意幫忙。

  他準備把消息告知布魯斯教授等一眾大佬們。

  或許就有誰對力學感興趣呢。

  這時，洪特和費米走了進來。

  二人看見玻恩教授在忙，安靜地站在一旁。

  玻恩抬起頭，見是他倆一起，笑著問道：

  「怎麼了？」

  洪特說道：

  「教授，我在研究分子光譜時，遇到一個問題。」

  「我和費米討論無果，特來請教您。」

  玻恩聞言，來了興趣。

  在他心裡，洪特是不輸於費米的低調天才。

  既然二人同時來此，說明這個問題一定不簡單。

  「哦？」

  「你們倆坐下，說來聽聽。」

  於是，洪特就詳細闡述了分子穿越障礙的問題。

  玻恩聽後，表情越來越驚訝。

  這個現象可太有意思了。

  說不定就能證明概率波的存在！

  圈子裡都知道，布魯斯教授是在他發表的論文上，找到了概率波的靈感。

  玻恩也把這篇論文當成他最大的成就。

  不止一次，他搖頭嘆息。

  「哎，當初我要是多想一步，或許概率波就是我提出的了。」

  「就差一點點」

  不過即便如此，物理學界也沒誰敢小覷他。

  畢竟，不是誰都有資格和能力啟迪到布魯斯教授。

  量子力學論道大會之後，玻恩又重複了好幾次之前的實驗，都證明了粒子散射方向和概率有關係。

  但這遠遠不夠。

  概率波本來就是從他的實驗結果中總結而出的。

  除非，他能發現新的實驗現象，再次佐證概率波。

  而現在，他在洪特的發現上，看到了希望。

  不過，他也贊同對方的觀點。

  「確實，單獨的概率波不能解釋分子的這種奇怪的穿牆現象。」

  玻恩陷入了思考之中。

  忽然，他驚呼一聲，下意識地問道：

  「如果分子在穿過障礙的那一刻，能量突然發生變化，超過了障礙物的能量壁壘呢？」

  「等到它穿過去後，能量又恢復原狀。」

  「這樣的話，從總體看，分子本身的能量沒有任何變化，但是它卻穿過了障礙。」

  嘶！

  洪特和費米聽後，皆是一驚。

  對啊！

  這是一個可行的方式！

  二人的眼睛越來越亮！

  但問題隨之而來，分子的能量怎麼會突然變大，然後又變小呢。

  這不合理啊！

  突然，玻恩大笑一聲。

  「哈哈！」

  「我知道了！」

  「是不確定性原理！」

  轟！

  洪特和費米的腦海中仿佛有驚雷在炸響！

  茅塞頓開！

  他們倆不是蠢人，瞬間就明白了。

  洪特忍不住感嘆道：

  「上帝啊！」

  「這也太巧妙了！」

  「布魯斯教授剛發表完不確定性原理，我就發現了這個神奇的現象。」

  洪特從來沒有如此開心過。

  哪怕是當初發表洪特規則，都沒能讓他如此激動。

  他竟然像戴維森博士一樣，誤打誤撞，證明了一個驚世理論。

  根據不確定性原理，分子的位置和動量是不確定的。

  如果在穿越障礙的那一刻，分子的位置突然很精確，那麼它的動量必然變化極大。

  而動量變化，動能自然變化，於是分子就有了越過壁壘的可能。

  哪怕只是短到不可測量的一瞬間，但對於分子尺度而言，已經足夠了。

  等到分子越過障礙後，它的位置又變得不精確，那麼動量就又會回到原位，變得精確了。

  邏輯堪稱完美！

  當然，這其中需要嚴格的數學證明。

  但洪特完全不懼，眼前的玻恩教授，可是矩陣方面的專家。

  有他在，萬事無憂！

  洪特忍不住馬屁道：

  「玻恩教授，您太強了！」

  費米心神震動！

  果然不可小覷天下英豪。

  他在來到哥廷根大學前，雖然知道玻恩之名，但是並沒有太過崇拜。

  對於他們這個時代的年輕人而言，崇拜的對象有且只有一個：布魯斯教授。

  至於其他人，都是費米要超越的對象。

  而現在，費米醒悟，也許他將來的成就會超過玻恩。

  但此刻，對方身上還有很多值得他學習的地方。

  玻恩笑著說道：

  「洪特，你這個發現極其重要。」

  「按我理解，它應該算是同時證明了概率波和不確定性原理。」

  「概率波為分子穿越提供了可能性，而不確定性原理為分子穿越提供了方法。」

  「兩者相輔相成，才早就了這一神奇的量子現象。」

  洪特、費米皆是點點頭。

  費米也真心為他的洪哥感到高興。

  對方平常很低調，但不聲不響就搞出了個大動作。

  頗有種無欲則剛的意境。

  他笑著說道：

  「洪哥，要不你給這個現象命名吧！」

  「比如叫【洪特效應】？」

  洪特聞言，笑的合不攏嘴，然後連忙擺擺手。

  「那不行，那不行，太高調了。」

  接著，他轉向玻恩，說道：

  「教授，要不您來命名吧？」

  玻恩微微一笑，說道：

  「你們年輕人呀，就喜歡在這上面瞎耽誤工夫，叫啥都行。」

  「既然這是量子現象，分子就像在障礙物面前開個隧道，然後穿過去。」

  「不如就叫：量子隧穿效應。」

  （還有更新耶）