一个小小的玻璃问题,却给所有人带来了大大的震撼。
如果说余青松毕竟只是本科生,回答不出情有可原。
那么康普顿可是新晋的物理学家,证明光的波粒二象性的超级新星。
可是,连他的答案也是错误的。
这一刻,会场内的众人才明白,布鲁斯教授提出的问题多么非同凡响。
“明明那么接地气,却又那么难。”
物理学的神奇,再一次展现在众人眼前。
现在大家只能把希望寄托在前排那些大佬们身上了。
只有他们或许才能知道答案。
一道道期待而灼热的目光,聚焦在前方。
海耳即便眼睛看不到后面,他也能感受到如芒在背的刺痛感。
这位天文学大佬只能暗自苦笑:
“关键是我也不会啊。”
众多美国的师生们内心悲凉。
这难道就是美国科学界的现状吗?
“偌大一国,竟无一人可接下布鲁斯教授一招。”
“美国在科学领域任重而道远啊。”
在这种情况下,密立根站了起来。
顿时引起一阵惊呼!
“哦!天啊!竟然是密立根教授!”
“没想到布鲁斯教授随便一个问题,就要出动密立根教授了。”
“他可是我们美国物理学的旗帜啊!”
“我相信密立根教授一定可以的!”
这一刻,在场大多数人都兴奋了。
如果说刚刚余青松的回答,激动的是华夏留学生们。
那么现在密立根的出现,就是在挽救美国在物理学界的颜面。
虽然今天只是布鲁斯教授的一场演讲。
他本人也没有任何攻击谁的意思。
但是在这些年轻的学生眼中,这就是一场战斗,一场科学领域的战斗。
密立根瞬间就感受到了众人的情绪。
此刻,他才明白,从迈克尔逊教授那里接过的担子有多么重。
他一定不能倒下!
于是,密立根轻轻一笑,坚定地开口道:
“布鲁斯教授,我有一个不成熟的想法。”
李奇维见状,笑道:“请说,密立根教授。”
密立根理了理思绪,说道:
“刚刚康普顿回答的角度,是光子遇到电子的概率。”
“概率越大,说明被吸收的光子越多。”
“他认为在金属中,由于电子可以随意移动,所以光子遇到电子的概率大。”
“但是在晶体中,由于电子被束缚住,所以遇到光子的概率低。”
“我认为这个解释本身是符合逻辑的。”
“但是问题就在于玻璃并不是晶体,所以无法用晶体的理论去解释电子被束缚的情况了。”
“所以,我想提出一种新的模型。”
“布鲁斯教授,你还记得二十年前,你讲解光电效应的那场演讲吗?”
李奇维微微一愣。
他不知道密立根怎么忽然提到这件事。
那时他和普朗克刚刚提出量子论,遭受了很多物理学家的反对。
于是,在量子论会议上,他当场用量子概念,解释了光电效应的原理,一举为量子论正名。
而密立根也是因为用实验证明了该理论,才名声大噪,成为著名实验物理学家。
而李奇维更是开启了他的崛起之路。
那是一段激情的岁月。
李奇维现在回想起来,依然充满怀念。
“当然记得,密立根教授。”
“不知它和我的问题,有什么联系吗?”
密立根说道:
“当然有。”
“根据量子论,对于单个电子而言。”
“只有光子的能量恰好等于电子跃迁的能级差,电子才会吸收该光子。”
“否则,电子并不会吸收这个光子。”
“但是在光电效应中,只要当入射光子的能量,高于某个固定值时。”
“金属表面的电子就会吸收该光子的能量,获得足够动能,从表面逃逸。”
“就好像金属电子吸收光子,有一个阈值。”
“只要超过这个阈值,无论光子的能量是多少,电子都会吸收。”
“这种现象说明,量子论在处理宏观物质所具有的天量原子时,有一定的局限性。”
“所以,我们可以假设。”
“对于所有的宏观物质而言,电子吸收光子发生跃迁,不再需要特定能量的光。”
“而是只要高于某个阈值的能量就行。”
“金属的阈值很低,而玻璃的阈值很高。”
“这样的话,当同样一束光照到金属上时,电子能够发生跃迁,所以吸收的光多。”
“而玻璃中的电子无法吸收这些光,发生跃迁,所以光就透过玻璃了。”
“这就是我的回答。”
哗!
密立根的解释,明显比康普顿的还要难一个等级。
因为这不仅需要了解量子论,还要知道光电效应。
在场大部分人根本听不懂。
“啊?有谁能告诉我,密立根教授的回答是什么意思啊?”
“不是量子论吗?怎么又带上光电效应了。”
“上帝啊!一个小小的玻璃,竟然和这么多前沿物理扯上关系,这也太夸张了吧。”
“......”
菜鸟们处于极度懵逼的状态。
只有吴有训、哈勃等人,以及前排的物理学家们,才能立马明白其中的意思。
随即,他们的脸上就露出恍然的神色。
因为密立根的分析非常有道理!
直接从电子跃迁阈值入手,避开了玻璃是非晶体这种问题。
“确实是天才般的想法!”
“密立根教授果然不愧是和布鲁斯教授同时代的物理学家。”
“他挽救了美国物理学界的脸面。”
“用华夏的俗语就是:姜还是老的辣。”
大佬们对于密立根的回答赞不绝口。
大多数人看到大佬们议论的声音和表情,心道稳了。
“密立根教授果然没有让我们失望。”
同时,众人忽然发现一个惊人的巧合。
布鲁斯教授二十年前的演讲,竟然解决了一个二十年后的问题。
不得不说,这种巧合,很有一种命运般的奇妙感觉。
那个男人,他的一生,好像和物理学有着某种说不清道不明的关系。
一部物理史,半篇布鲁斯!
现代物理学,卷卷有他名!
此刻,李奇维站在高台之上,内心感慨。
果然不能小觑了天下英豪。
密立根在历史上,虽然不是非常出名的物理学家。
但是他的贡献也是巨大的。
甚至他的某些研究,还变相促进了第四量子数的发现。
这样的大佬,仅仅用T4分级是不准确的。
李奇维的T系列,仅仅是对物理学家的学术成果做出评价和划分。
但是对于他们本人的智商和水平,是没有办法划分的。
这也是不能划分的。
所以,哪怕是T4级的密立根,也会有很多惊才绝艳的想法。
刚刚他的回答就属于此列。
尽管这个回答并没有真正解决问题。
但至少思路已经很对了。
玻璃为何是透明的这个问题,李奇维之所以敢断言无人可以解决。
是因为能解释的理论现在还没有被发表呢。
这个理论就是【能带理论】。
真实历史上,海森堡的学生,瑞典物理学家布洛赫,在1928年,提出了晶体的能带理论。
当时量子力学已经成熟。
但是当物理学家用它研究固体时,就发现了问题。
现有的量子力学只能描述单个微观粒子的状态。
而固体是由无数个原子组成的,它们之间形成了复杂的联系。
量子力学对于固体这种宏观物体,就有点束手无策了。
尤其是固体中电子的运动规律,是当时物理学家们研究的重点。
因为它和物质的导电性能相关。
物理学家们希望把量子力学引入固体中电子的研究之中。
在这种大背景下,布洛赫首先把目标瞄向了固体中一类特殊的物质:晶体。
因为晶体中的原子排列规则整齐,相对而言,难度会小一点。
布洛赫突发奇想,他假定晶体中原子核都是固定不动的,按照一定的周期排列。
这样的话,其实无数个原子就可以看成一个整体。
它们形成的周期性势场是贯穿整个晶体的。
就好像把整个湖面的波浪看成一个整体,那么就是一个大波浪横贯整个湖。
接着,他进一步认为电子就是在这种势场中运动。
晶体内的所有电子,都是在整个晶体内运动的共有化电子。
如此一来,就能把多电子问题,简化成单电子问题。
(听不懂不要紧,知道就行,这玩意不上公式和图示,是讲不清的。)
于是,根据推导后,布洛赫就能得出一个重要的结论。
那就是,在晶体中,电子跃迁不再需要特定能量的光子。
电子吸收光子的条件,变成了一个范围,就好像一条能带。
比如假设某晶体的能带宽度是10eV。
(【eV】是能量单位,读作电子伏特,表示1个电子经过1V的电位差加速后,获得的动能。)
(1eV=1.6×10(负十九次方)J)
那么,只要入射光子的能量超过了10eV,不管是11eV还是12eV,电子都能吸收这些光子,并发生跃迁。
而当光子能量小于10eV时,电子就不会吸收,这些光子就穿透了晶体。
这就是晶体的能带理论。
利用它,就可以把量子力学引入到固体电子的研究当中。
能带理论在解释固体导电、半导体等方面,具有重要的作用。
按照能带理论,金属的能带宽度显然就是零,因为它的电子能够自由移动。
那就是不管入射什么光,金属中的电子都能吸收。(本问题只考虑可见光范围哈)
而玻璃也有自己的能带宽度,大概在9eV。
但是可见光的光子能量范围是到之间。
所以,玻璃中的电子,不会吸收任何可见光,因此变的透明了。
现在问题来了!
玻璃它不是晶体啊!
虽然玻璃也能测出能带,但是你不能套用晶体的这套理论。
非晶体必然有另外一种理论。
这个问题,哪怕在李奇维的前世,也依然没有合理的解释,是个未解之谜。
所以,玻璃为什么是透明的,目前没有最权威的解释。
是不是感觉很不可思议?
人类连月球都能登上了,竟然连一块玻璃都搞不明白。
这就是物理学的魅力。
单个粒子组合成宏观物体后,就好像发生了某种进化。
这就和很多量子行为组合在一起后,形成了“意识”一样奇妙。
这种量变到质变的界限,似乎涉及到了某种本源性的东西。
而现在,密立根提出的理论,其实就有点类似于能带理论的雏形。
不过,他有点无赖。
他直接就说金属和玻璃的能带宽度不同。
但为什么不同,他解释不了。
这其实就是“金属电子吸收光子能力比玻璃强”的变种。
只不过加上阈值范围后,显得比较高大上而已。
密立根自己也不知道,自己误打误撞,还真找对了方向。
此刻,他的目光盯着李奇维,脸上的肌肉微微抖动。
显然,他也知道自己理论的局限性。
虽然逻辑很完美,但还是差了一点。
在众人的注视下,李奇维开口说道:
“非常惊艳的想法,密立根教授。”
“现在的量子论还无法很好地应用在固体中。”
“跃迁阈值的概念,或许是对量子论的一种补充。”
听到这里,密立根松了一口气。
李奇维的这一句评价,就是他的定心丸,足以证明他物理学大佬的地位。
虽然到了密立根这种层次,已经不在乎很多人的评价了。
但李奇维的意见,他永远不敢忽略。
然而,紧接着,他就听到:
“但是,密立根教授,你的回答依然没有解释清楚。”
“按照你的理论,请问为什么金属的阈值就要比玻璃低呢?”
“或许你会说,是因为它们的组成结构不一样。”
“但是水晶、钻石等也是透明的。”
“它们和玻璃的组成结构也是不一样的。”
“那为何这次的不同,却导致二者同样是透明的呢?”
“所以,我认为,一定还存在更深层的本质原因。”
哗!
李奇维的分析,让在场大佬们皆是一惊。
刚刚他们还在认可密立根的理论,布鲁斯教授就反手一击、直捣黄龙。
一针见血地提出了密立根理论的缺陷。
“是啊,布鲁斯教授说的很对。”
“密立根教授的理论,有点像根据结果倒推原因了。”
“他并没有解释什么因素会影响阈值。”
“金属、钻石、玻璃,这三种不同结构,应该放在一起比。”
“现在密立根教授只说金属和玻璃的阈值不同。”
“那么按理说,钻石和玻璃的阈值也是不同的才对。”
“但是两种不同的结果,却截然不同。”
“这显然是不符合逻辑的。”
(金属其实也属于晶体,但和钻石这种共价键晶体是不同的,这里就不深入讲了)
这一刻,众人只感觉天都塌了。
连密立根教授都失败了。
一块玻璃压的诸多天才和大佬毫无脾气。
在今天以前,众人绝对会认为不可能。
但事实就是那么残酷。
布鲁斯教授又一次震惊了所有人。
“原来我们对于玻璃,真的是一无所知。”
“这简直和天方夜谭一样。”
“没有布鲁斯教授,我恐怕永远都不知道这个问题。”
密立根的脸上露出一抹苦笑。
他没想到自己的理论,在布鲁斯教授面前如此不堪一击。
他深深地感受到了李奇维的可怕。
那个男人,他又变强了。
对方现在随口一提的问题,都让他感觉到难如登天。
这种感觉,对于密立根这样的大佬而言,无法形容。
就好像他明明已经站在了最巅峰,却抬头发现,自己只是在另一座山峰的底部。
何其悲凉!
不过这种病好治,去华夏的重庆住几天就习惯了。
海耳等天文学大佬,则是满脸震惊。
此刻,他们才亲身体会地感受到,布鲁斯教授的实力是多么的可怕。
任何理论只要稍微有一点漏洞,就会被对方抓住。
最关键的是,被反驳的人,根本找不到任何的理由反驳回去。
海耳感叹道:
“我已经迫不及待地想看见,布鲁斯教授接下来对天文学的影响了。”
在他看来,虽然广义相对论彻底改变了天文学。
但那是对方无意间造就的。
布鲁斯教授的本意是研究物理学,只是顺带震惊了天文学而已。
但现在不同了。
布鲁斯教授马上就要发表真正的天文学论文了。
这完全是两种概念。
“老天啊,以后该不会是我和布鲁斯教授辩论吧。”
一直霸道无比、我行我素的海耳大佬,此刻也有点慌了。
他可以对戴森不屑一顾,甚至爱丁顿在他看来也只是运气好的年轻人而已。
但是面对李奇维,他就没有这种自信了。
那是实力上的绝对压制。
海耳甚至已经能想象到一种画面:
【布鲁斯教授在国际天文学大会上,右手一挥,说道:
“关于天文学,自古以来就有一个很常见的现象。”
“但其实,我们一直对它没有真正了解过。”
“那就是......”
“海耳教授,你能解释这个问题吗?”】
嘶!
海耳猛然一惊,他差点被自己的想象吓到了。
他喃喃自语:“回去后,我得好好恶补一些知识了。”
“别到时候出丑,丢了美国天文学的脸面。”
连大佬都如此震惊,就更不用提在场的普通师生们了。
他们现在已经完全处于呆滞的状态。
不敢想象,玻璃的问题,怎么会这么难。
“我以后再也不敢小看任何研究领域了。”
“哪怕是研究滑轮滑块的,说不定里面也大有乾坤。”
“布鲁斯教授实在太可怕了。”
“这种问题他到底是怎么想出来的?”
沙普利和柯蒂斯两人,从问题提出到现在,一直没有说话。
他们的内心只有一个想法:幸亏布鲁斯教授没有参加5天后的天文学大辩论。
不然他俩现在就可以举手投降了。
对方的逻辑能力太强了!
那种强大的气场,压的所有人喘不过气来。
再简单的问题,在对方的手中,就好像化腐朽为神奇一般,连带出深刻的科学理论。
二人毫不怀疑,布鲁斯教授肯定对宇宙尺度问题有自己的想法。
在对方的攻势之下,沙普利和柯蒂斯不认为自己能坚持住。
不过很快,他们就打起精神。
这么好的案例摆在眼前,要是不借鉴,那真是暴殄天物。
两人在人群之中,目光交汇,火药味十足。
余青松满脸崇拜地看着台上那道身影。
他已经被完全征服了。
这是他第一次近距离感受到李教授的魅力。
他在美国留学,也见识了很多的教授。
每个教授都是神龙见首不见尾,牛逼哄哄的。
但是没有任何一个,能给他这种无敌的感觉。
那种举手投足间,轻易镇压大佬的风采,让他沉迷。
密立根、康普顿、海耳......
那都是美国科学界响当当的人物。
但是在李教授面前,却仿佛稚童一般。
余青松憧憬道:
“我什么时候才能达到那种境界啊!”
这一刻,在场众人无不处在震惊之中。
他们仿佛都忘了,演讲只是刚刚开始而已。
就在这时,密立根突然又开口了。
“布鲁斯,你说我们对玻璃一无所知。”
“难道就连你,也不知道玻璃为何是透明的原因吗?”
“既然你提出了这个问题,你有答案吗?”
哗!
密立根的话,让众人瞬间清醒过来。
对啊!
布鲁斯教授还没有发表他的观点呢?
这个世界上,哪怕任何人都解释不了,但只要对方还在,就还有希望。
这就是李奇维在众人心中的地位。
李奇维闻言,轻轻一笑,他很淡定地说道:
“说实话,我也不知道。”
“这个问题,需要材料学、固体学、量子论进一步发展才有可能解决。”
众人听后,简直比刚才还要震惊。
竟然连布鲁斯教授都解释不了。
太骇人了!
不过大佬们倒是比较平静,很自然地接受了。
这个世界上的未解之谜太多了。
哪怕是布鲁斯教授也不可能全知全能。
玻璃这个问题,很显然和学科的发展息息相关。
然而,就在所有人以为,这个问题暂时无解时。
李奇维紧接着说道:
“不过,和密立根教授一样。”
“我也有一个不成熟的想法。”
“可以说给大家听听,仅供参考。”
哗!
全场震撼!