第547章 論文發表！學界震驚！李奇維再出手！時間能量不確定性關係！

  第547章 論文發表！學界震驚！李奇維再出手！時間-能量不確定性關係！

  1924年3月25日。

  量子隧穿效應論文在德國的物理學期刊上發表。

  論文一出，立即引發物理學界巨大轟動！

  布魯斯教授的概率波和不確定性原理被證明了！

  這簡直是量子力學領域的驚天大事。

  所有人都震撼不已！

  「哦！上帝啊！原來我們這個世界真的是如此匪夷所思！」

  「既沒有因果性，也沒有決定性，而是一團混沌！」

  「哲學家們這下又有素材研究了。」

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  概率波和不確定性原理顛覆了所有人的傳統認知。

  人類對於世界的本質研究，進入全新的領域。

  無數人高呼布魯斯之名！

  「布魯斯教授實在太強悍了！」

  「從狹義相對論開始，他發表的每一個物理理論，都是顛覆級別的驚世理論。」

  「他代表了人類智慧所能達到的最巔峰！」

  「恐怖如斯！」

  對於絕大多數人而言，布魯斯教授太高太遠，是他們可望不可及的存在。

  與其追求虛無縹緲的夢，還不如腳踏實地，看看那些摸得著的天才們是如何思考和研究的。

  於是，洪特的名字響徹物理學界。

  大家這才發現，原來這位低調的天才，竟然還是洪特規則的提出者。

  但是他此前的名氣遠遠不如泡利等人。

  眾人無不感嘆：

  「量子大世來臨！」

  「除了那些已知的絕世天驕，很多宗門的隱藏底蘊也開始顯現了。」

  一時間，哥廷根大學名聲大噪。

  它成為繼量子研究所、哥本哈根大學研究所、柏林大學之後的新晉量子力學研究聖地。

  很多研究者和學生們慕名而來。

  這讓費米產生了不小的壓力。

  他可是和海森堡、泡利、狄拉克等人同時代的天才。

  而現在，後者當中有不少已經魚躍龍門，成為物理學家了。

  量子力學雖然無比璀璨，但它也是殘酷的智慧角斗場。

  天才，僅僅是入場券而已！

  與費米相比，狄拉克顯得雲淡風輕。

  來到量子研究所之後，他忽然有種如魚得水的感覺。

  這裡的一切，都讓他感受到自由自在。

  他沉迷在對量子力學的研究當中。

  此刻，李奇維正與狄拉克討論量子遂穿效應。

  他看著眼前這個清秀的小伙子，心中十分滿意。

  這是一位為數學物理而生的天才！

  與狄拉克相處的越久，越是能感受到對方身上的那種純粹。

  如果說李奇維是科學世界裡的國王，不僅有對科學的熱愛，其身上還肩負著重要的引領責任。

  那麼狄拉克就是這個世界裡，在海邊撿石頭的孩子。

  兩者從某種意義上講，都很純粹，但純粹的意境和層次不同。

  狄拉克的沉默則是因為他的童年經歷。

  他一直認為自己哥哥的自殺，是父親背叛家庭所導致的。

  所以，他從那時就變得孤僻，不願與人爭論乃至交流。

  恐怕正是因為這個原因，他才會一頭扎進科學的海洋。

  科學和真理，永遠不會背叛和離開他。

  不過，在李奇維的潛移默化影響下，狄拉克比以前活潑很多了。

  這時，他忽然說道：

  「教授，我認為洪特用不確定性原理的結論解釋量子遂穿效應，這個過程有點瑕疵。」

  李奇維聞言，微微一笑，問道：

  「怎麼說？」

  狄拉克順手拿起紙筆，一邊計算一邊說道：

  「洪特認為是動量的變化，導致動能的變化，所以分子才能穿過障礙。」

  「但是，他沒有考慮分子勢能的影響。」

  「對於微觀粒子而言，它的總能量是包含動能和勢能的。」

  「並且所謂的障礙，也是分子層面的勢能壁壘。」

  「所以，我認為洪特考慮的不夠全面。」

  「當然，量子隧穿效應本身是非常重要的實驗現象。」

  「它是對概率波和不確定性原理的強力證明！」

  「但在細節上需要優化。」

  「不確定性原理可不可以從總能量整體上考慮呢？」

  聽完狄拉克的分析，李奇維心中震撼。

  果然不愧是量子力學背後的大佬，狄拉克的眼光極其敏銳。

  洪特發現的量子遂穿效應沒什麼問題。

  對這個現象的解釋，用的也就是不確定性原理。

  但是。

  真實歷史上，不確定性原理有兩個同等重要的公式。

  位置-動量不確定性關係：x·p≥h/4π；

  時間-能量不確定性關係：t·E≥h/4π。

  而後者才是解釋量子隧穿效應的真正關鍵！

  在量子力學中，有一個重要的概念，叫【共軛量】。

  它是指一對相互關聯的物理量，其中一個量的變化會引起另外一個量的改變。

  很明顯，位置和動量就是一對共軛量。

  而時間和能量同樣是一對共軛量。

  根據矩陣力學，同樣可以推導出時間和能量的不確定性公式。

  它的形式和位置-動量公式一樣，但是內涵，卻略微有點差異。

  這時，李奇維從抽屜中拿出幾份稿紙，遞給狄拉克。

  「你看看。」

  狄拉克不明所以，他剛剛還沉浸在對量子遂穿效應的思考中。

  不過，布魯斯教授給的內容，絕對非同凡響。

  他雙手接過稿紙，然後認真看了起來。

  僅僅幾分鐘之後。

  嘶！

  以狄拉克的絕世天才，也忍不住心頭震撼。

  「共軛量！」

  「時間-能量不確定性原理！」

  「t·E≥h/4π！」

  狄拉克最近在矩陣力學下足了功夫，他很快就看懂了整個推導過程。

  他忍不住驚呼道：

  「原來布魯斯教授您早就看出洪特的問題了。」

  「而且，您還給出了解決方案！」

  「量子遂穿的真正原因是時間-能量不確定性。」

  「微觀粒子的能量在極短的時間內，會產生極大的變化。」

  「所以，分子的能量才會在某一刻超過勢能壁壘，從而穿過障礙！」

  狄拉克忍不住興奮起來。

  這個新的公式，完美解釋了量子遂穿效應。

  它不僅僅局限在動能，而是把粒子的能量作為一個整體考慮。

  和他之前的想法不謀而合。

  一時間，狄拉克的心中有種無法言明的喜悅之情。

  他自己所想的內容，不僅被布魯斯教授提前想到，而且還順手解決了。

  他的思維和布魯斯教授同頻！

  「教授，您太強了！」

  這一刻，他哪裡還有冰山雪蓮的氣質，活生生變成了小迷弟。

  面對狄拉克的馬屁，李奇維微微一笑。

  「這個公式是在位置-動量不確定性的基礎上引申而來。」

  「它本身沒有什麼難度，重要的是提煉出共軛量這個概念。」

  狄拉克默默聽著，在布魯斯教授面前，他又回到當初那個稚嫩的學生時代。

  「而且時間-能量關係和位置-動量關係有點區別。」

  「你能看出區別在哪裡嗎？」

  狄拉克聞言，臉色變得嚴肅。

  顯然，布魯斯教授這是在考校他。

  他又重新仔細研究稿紙上的推導內容。

  同時，他的腦海里還回想著之前推導位置-動量公式的過程。

  很快，狄拉克眉頭微皺，他發現了問題所在。

  「在x·p≥h/4π這個公式中，x和p表示的不是變化量，而是標準差。」

  「那麼對於t·E≥h/4π公式，理應同樣如此。」

  「E表示的是粒子能量的標準差。」

  「這比較好理解。」

  「能量是和位置、動量類似的力學量。」

  「微觀粒子由於概率波的原因，它所具有的能量必然也是在波動的。」

  「因此，能量也有自己的標準差。」

  「但是t，時間的標準差要如何理解呢？」

  李奇維點點頭，很滿意。

  狄拉克一眼就發現了問題所在。

  「時間，它不是像能量這樣的力學量，它只是一個參數。」

  「我們可以在任何時刻測量粒子的位置、動量等力學量，但不可能測量粒子的【時間】。」

  「各個力學量都是時間的函數。」

  「而粒子並沒有一個叫【時間】的力學量隨著時間變化。」

  「所以，時間和能量有本質的區別。」

  「時間是不可能因為概率波而波動的，也就沒有所謂的標準差。」

  「教授，我認為這個公式的重點，在於對t的解釋！」

  李奇維哈哈一笑，讚許道：

  「狄拉克，外面傳言你是新生代第一天才，看來果然名不虛傳。」

  狄拉克聞言頓時羞紅了臉。

  在布魯斯教授面前，沒有誰有勇氣敢自稱天才，尤其還是第一天才。

  這時，李奇維笑道：

  「你分析的很對。」

  「關於t的解釋，以你的能力，再研究幾個小時應該就能搞明白。」

  「索性我就直接告訴你吧。」

  「假設當E=0時，說明此刻粒子的能量不再變化，成為【定態】。」

  「那麼t就會趨於無窮大。」

  「什麼樣的時間量會是無窮大呢？」

  「那只能是能量的變化周期！」

  「此刻能量已經固定，意味著它永遠不會改變，那麼它的變化周期自然就是無窮大。」

  「所以，t不是指時間的標準差，而是指各個力學量的平均值的變化周期T。」

  「比如粒子的能量平均值在2秒內，就會改變一次，從x焦耳變到y焦耳。」

  「那麼就說能量的t是2秒。」

  「現在回看公式。」

  「當粒子的能量平均值變化周期很小，即t很小時，說明在極短的時間間隔內，粒子的能量就會變化一次。」

  「而且由於t很小，導致E很大，所以粒子的能量值變化範圍就會特別大。」

  「假設t是千萬分之一秒。」

  「可能粒子的能量在千萬分之一秒時還是10焦耳，到了千萬分之二秒時就變成了一億焦耳。」

  「到了千萬分之三秒時，又變成了00001焦耳。」

  「因此，粒子能量的不確定性就非常非常大。」

  「這就是量子遂穿效應的本質。」

  「分子因為概率，總會有那麼一次，其所具有的能量超過壁壘，從而穿越過去。」

  嘩！

  狄拉克恍然大悟！

  原來時間-能量不確定性關係，竟然是這樣理解的。

  粒子的狀態變化的越快，則它的力學量不確定性越大。

  形象點理解就是：你抽獎的速度越快，中獎的概率就越大！

  當然，彩票連穿越都能預防，區區量子力學怎麼可能攻破它的壁壘。

  此刻，狄拉克已經完全明白了不確定性原理。

  這個理論的神奇超越了想像。

  通過不確定性原理，能推導出很多匪夷所思的概念。

  其中最著名的一個概念，就是大名鼎鼎的「量子真空漲落」！

  和它緊密相關的，還有一個更加大名鼎鼎的概念：真空零點能。

  真空不空！

  虛空造物！

  人類的認知再一次被顛覆！

  李奇維忽然微微一笑。

  他已經同意薛丁格的邀請，在6月份訪問柏林大學，並發表演講。

  「演講嘛，總要有點驚喜嘍。」

  裝逼如風，常伴吾身！

  ——

  1924年4月10日。

  李奇維在《自然》期刊上補充發表了時間-能量不確定性關係。

  論文一出，物理學界震動！

  這篇文章不僅完善了不確定性原理，更完美地解釋了量子遂穿效應。

  「天啊！」

  「布魯斯教授的靈感簡直無窮無盡！」

  哥廷根大學。

  洪特和費米二人看完論文後，忍不住驚嘆道：

  「布魯斯教授太強了！」

  「不確定性原理竟然還有第二個公式！」

  玻恩苦笑一聲，自嘲道：

  「這下我有點出醜嘍。」

  「沒想到我的解釋是錯的。」

  洪特安慰道：

  「教授，您太自謙了。」

  「沒有您的答案，或許布魯斯教授還想不到時間-能量不確定性關係呢。」

  「您又一次啟發了布魯斯教授。」

  玻恩哈哈一笑。

  萊比錫大學。

  海森堡雖然已經是教授級的人物了。

  但是他的性格沒有變的多沉穩。

  量子遂穿效應和不確定性原理，讓他的矩陣力學重放光彩。

  海森堡連給學生上課都是喜洋洋的。

  「同學們，矩陣力學才是量子力學的未來！」

  「從今天開始，我帶著大家一起學習矩陣知識。」

  學生們哀嚎不已。

  至此，概率波和不確定性原理的正確性，得到了絕大多數人的支持！

  量子力學成為了真正能比肩相對論的偉大理論！

  關於它的研究，盛況空前，論文如井噴一般發表。

  （還有更新耶）