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第457章 为什么物质有体积?泡利-布鲁

作者:虚空圣堂 字数:4261 更新:2024-12-25 02:25:13

时间如白驹过隙,转眼便进入了1921年。

这一年,将会是所有物理学家们最期待的一年。

因为时隔九年,第三届布鲁斯会议终于重新归来!

10月30日那天,注定将是物理学界最盛大的狂欢,同时也是整个科学界最万众瞩目的日子。

然而,布鲁斯会议名额有限。

为了得到一个参加的机会,很多物理学家都拼尽全力,只为研究能有所突破。

不仅是老一辈的物理学家,新晋的00后年轻人小伙子们,也开始摩拳擦掌了。

慕尼黑大学。

第二届物理奥赛让泡利和海森堡二人成为了学校的风云人物。

如果说之前他们的天才是靠大佬的评价,那么现在则是靠自己的实力。

一个银牌,一个铜牌。

这代表他们二人,就是全世界所有同龄人中的第二第三。

这是何等的荣誉!

海森堡自从得奖后,连性格都变得开朗很多,不再那么害羞。

因为他能感受到众人对他的羡慕。

毕竟,在任何时候,有实力的人都会受到尊重。

因此,海森堡非常满意现在的学习生活。

但是,他的师兄泡利,却一点都不满意。

“狄拉克那个家伙太变态了。”

“我都怀疑,满分不是他的极限,而是卷子的极限。”

“论解题,我是不可能打败他了。”

“现在要想超越他,只能发论文。”

“未来我们的战场,不再是考试,而是真正的物理研究。”

海森堡闻言,笑着说道:

“师兄,你一定可以的。”

“你的长处不是考试,而是真正的研究思考。”

“连索末菲教授都夸你的博士论文写的很好。”

泡利闻言,摆摆手,不以为意。

“嗨,没什么了不起的。”

“我的博士课题是研究量子论在复杂粒子系统中的应用。”

“研究了一两年,最后发现量子论连最基本的氢气分子都无法解释。”

“更不用提其它复杂的分子了。”

“怪不得布鲁斯教授要成立量子研究所。”

“现在的量子论虽然取得了很多成就,但是问题也还有一大堆。”

“远远不如相对论那么完善。”

“这就是我们的机会。”

说到这里,泡利的眼中闪过一丝精光。

真实历史上,泡利在1921年就博士毕业了,且获得了博士学位,那时他只有21岁。

而他的研究课题,正是量子论。

玻尔提出的量子轨道模型,全是基于氢原子的。

所有的分析,都是关于氢原子轨道。

这是因为氢原子的结构最简单,能很容易地从中发现规律。

但是当把玻尔的原子模型,应用到更复杂的原子或者分子系统中时,就会出现问题。

这就是量子论不完善的地方。

同时,这也说明了泡利的厉害。

他不满足于现有的权威,具有打破砂锅问到底的精神。

海森堡听完泡利的雄心壮志后,忍不住憧憬道:

“我真希望能凭借自己的成果,参加一次布鲁斯会议啊!”

真实历史上,海森堡的博士毕业论文是关于流体力学的。

众所周知,这是物理学领域一个非常艰难的细分方向。

需要用到极为高深的数学知识。

或许正是因为博士期间的严格训练,海森堡才能在未来推导出晦涩难懂的矩阵力学。

听完海森堡的话后,泡利的脸上也露出羡慕的神色。

作为物理学天才,他们对布鲁斯会议的执念,可想而知。

那才是真正的智慧巅峰所在!

物理奥赛和布鲁斯会议比起来,简直就是萤火之光与皓月争辉。

泡利早都把奥赛成绩当成了过去式。

现在他有更大的野心,那就是获得第三届布鲁斯会议的邀请函。

泡利龙王式歪嘴一笑,显然有着十足的信心。

因为,他的另一个研究课题,终于有了突破。

去年二月份,李奇维受到爱因斯坦之邀,前往德国访学。

在柏林大学,他发表了那场震惊世界的演讲。

不仅利用量子论,奠定了现代化学的基础,甚至还给出了第四量子数的线索。

可以说,那场演讲,让量子论的热度更上一层楼。

无数物理学家加入到量子论的研究之中。

而泡利在演讲上一鸣惊人。

不仅提出了犀利的问题,还得到了布鲁斯教授的夸奖。

后来证明,布鲁斯教授的眼光果然不会错。

泡利以第二届物理奥赛铜牌的成绩,证明了自己的天赋。

他是货真价实的物理学天才。

自从那场演讲过后,泡利就对其中一个问题深深着迷。

“能态和电子数量,为什么会存在2倍的关系?”

为此,泡利几乎把所有课外时间,都挤出来留给这个问题。

相比于他的博士课题,这个问题才是迫在眉睫的。

而他,终于有了成果。

1921年1月15日。

慕尼黑大学,物理实验室内。

刚刚过完新年的众人,都回到了各自的研究岗位。

索末菲作为理论物理学教授,同时还兼顾着实验室的管理职责。

泡利作为他的博士生,自然也是经常来。

一般上完课后,泡利都会来实验室转一圈。

要是搁以前,那就是别人口中的“物理二流子”。

真实历史上,泡利在去给哥廷根大学的玻恩当助手时,更加放荡不羁。

他甚至让玻恩每天派两个女仆叫他起床。

但是现在嘛,众人对他的态度发生了显著的变化。

一切自然是因为物理奥赛。

不过今天,泡利的表情却罕见地正经和严肃。

正巧,他遇到了同来实验室的海森堡。

泡利面色激动,他连忙向海森堡分享自己最新的研究成果。

“海森堡,你还记得当初布鲁斯教授在德国的场讲座吧。”

“布鲁斯教授利用核外电子排布规律,解释化学元素性质多样性的本质。”

“并且他还提出,每个壳层中能容纳的最大电子数,是壳层能态数的两倍。”

海森堡点点头,说道:

“是的,这就是电子二值性的由来。”

泡利一拍手,笑道:

“对。”

“虽然我也不知道电子二值性到底是什么。”

“但是,我却想到了一个理论,或者说是假设。”

“根据我的理论,我甚至可以解释为什么世间万物都是有体积的。”

哗!

海森堡闻言一惊!

如若为真,这可是震撼性的成果啊!

布鲁斯教授解释了化学元素为何具有不同的化学性质。

而现在,自己这个狂放师哥,竟然要解释化学元素为何具有体积。

海森堡内心震惊。

对方这个年到底是咋过的啊?

年前大家讨论的还是奥赛题目,年后你竟然开始研究电子二值性了。

“明明是师兄弟,没想到你在卷我!”

他连忙问道:

“泡利师兄,快说说看。”

“我真是迫不及待想知道你的理论。”

泡利此刻牛逼哄哄地说道:

“海森堡,到时候你还得助我一臂之力。”

“我的理论还差一点数学证明的部分,你帮我一起完善。”

海森堡赶紧点头。

这时,泡利解释道:

“根据电子二值性的概念,我提出了这样一个原理。”

“即在一个原子中,不存在两个或者两个以上,具有相同能态的电子。”

“我把这个原理称为【电子不相容原理】。”

“这个理论可以解释,为什么能级中的电子数量有限制,以及为什么电子不会全部挤在最低的能态。”

“而且,正因为一个能态中的电子不能处于同一位置。”

“所以原子才会有体积的概念。”

“海森堡,你帮我看看,有没有问题。”

说罢,泡利将他的论文初稿递了过去。

海森堡连忙接过论文,仔细地看了起来。

越看他的脸色就越震惊。

心中对泡利佩服的五体投地。

虽然对方提出的电子不相容原理,看起来和布鲁斯教授的电子二值性差不多。

好像就是一小步的跨越。

但是其蕴含的意义,却非同小可。

“泡利师兄,你太强了。”

“当初布鲁斯教授在讲座上提到的,只是一个结论。”

“他凭借他那无人能敌的直觉,一眼就发现了2倍这个关系。”

“但是,他却没有给出具体的数学证明。”

“他没有继续讨论,为什么不能是三倍或者四倍关系。”

“而你是从理论上证明了,电子只有满足不相容原理,原子才能稳定存在。”

“2倍关系成为了不相容原理的推论,而不是公理。”

“这也太了不起了!”

“这篇论文一定会引起物理学界的轰动!”

泡利虽然极力想表现的很淡定。

但是他却做不到。

海森堡简直夸到他的心里去了。

因为这个成果实在太重要了。

而且还是最难的那种理论物理上的突破。

可以说,现在整个世界上,就没有多少牛逼的理论物理学家。

只不过布鲁斯教授过于逆天,一个人拉高了理论物理学家的档次。

才会让众人产生一种理论物理很简单的错觉。

但是真正研究后就知道,一问一个不吱声。

这时,泡利罕见地谦虚道:

“也多亏了布鲁斯教授提出的电子二值性概念。”

“我是在他的基础上,才能拓展出电子不相容原理。”

泡利这句话倒是真心实意的。

他就是再狂,也不敢忽略了布鲁斯教授的作用。

没有对方的基础,他是不可能想出电子不相容原理的。

而且泡利很庆幸一件事。

那就是布鲁斯教授太忙了。

到处演讲,到处开会,留给真正研究的时间很少。

不然的话,泡利觉得以对方那逆天的实力,根本轮不着他来提出不相容原理。

毕竟论数学能力,全世界所有物理学家,应该没人比得过布鲁斯教授。

不过,泡利依然很骄傲。

“我比不上布鲁斯教授,我还能比不上你们这些小卡拉米嘛。”

海森堡羡慕道:

“那也证明泡利师兄你的天赋。”

“演讲是公开的,但是其他人都没有想到,只有你想到了。”

“哎,等到这篇论文发表后,师兄你和我就不是一个层次的喽。”

海森堡知道,这篇论文对于物理学界有多么重要。

它证明了布鲁斯教授关于核外电子排布的理论。

也是对量子论一次巨大的补充和完善。

毫不夸张地说,仅仅凭借这篇论文,泡利就能一跃成为物理学家。

他将是继吴有训之后,第二位以奥赛前三的身份,完成从学生到学者的转变的奥赛选手。

这一步,非同小可!

也可以说是一步登天!

哪怕是海森堡这样的天才,也羡慕了。

因为以后再称呼泡利,就不能称天才泡利,而是物理学家泡利了。

不过,他却是真心为师兄感到开心。

他们之间的友谊,是最纯粹的关系。

泡利嘿嘿一笑,然后说道:

“走,我们一起把这篇论文拿给索末菲教授看看,请他给出一点意见。”

说罢,二人就一起朝办公室走去。

今年53岁的索末菲,也逐渐退居研究二线。

他把更多的精力放在培养学生上。

泡利、海森堡就是他的希望和骄傲。

他不敢奢望能像布鲁斯教授那样,带的博士生全部获得诺奖。

简直和天方夜谭一般!

只要出一两个,索末菲就能笑的合不拢嘴了。

戏剧的是,真实历史上,他带出的诺奖得主数量,和现在的李奇维正好持平。

此刻,当他看完泡利的论文后,震惊地张大了嘴巴。

“哦!上帝啊!这篇论文简直超出了我的想象!”

“泡利,你太了不起了!”

“我仿佛要看到物理学界的轰动了!”

索末菲完全没有想到,泡利能天才到这种程度。

竟然还在学生期间,就能发表这么深刻的理论物理论文。

一颗超级新星冉冉升起了。

最重要的是,这是他索末菲的学生。

泡利和海森堡闻言,相视一笑。

看来论文没有问题,连索末菲教授都被征服了。

泡利已经开始期待论文发表的那天了。

而他不知道的是,他的这篇论文,将宣告着年轻一辈的崛起。

物理学的未来,是年轻人的天下!

-----------------

1921年2月10日。

《自然》期刊封面发表了泡利的论文。

电子不相容原理,横空出世!

顿时,物理学界轰动了!

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