第468章 旧量子论终结!以我布鲁斯·李之名义!宣布量子力学之到来!

 李奇维提出的“电子自旋不可描述”,让在场所有人震撼不已。 

 不管是天才还是大佬们,都无法想象那是一种什么样的状态。 

 物理学发展到最后,难道终极结果是不可知? 

 那对于物理学家而言,有点过于残忍了。 

 真实历史上,电子自旋概念的提出,是量子力学的一个重要分水岭。 

 在它之前,称呼是【旧量子论】; 

 在它之后,才是真正的【量子力学】。 

 旧量子论之所以带一个“旧”字,是因为它依然采用经典物理学的观念,来理解量子世界。 

 从普朗克提出量子概念,到玻尔提出量子化轨道,再到最后四大量子数全部出现。 

 你会发现,这其中到处都有经典物理学的身影。 

 比如玻尔认为电子绕原子核的运动,是以轨道的形式,轨道就是经典物理学的概念。 

 电子自旋中的自旋,同样也是经典物理学的概念。 

 可以说,旧量子论的一切,全都是建立在经典物理学之上。 

 我们无法通过最基本的原理或者假设,用数学推导出电子的各种行为。 

 换句话说,旧量子论没有理论基础。 

 所以,它才会出现各种问题。 

 比如电子自旋的矛盾性。 

 等等。 

 以上这些问题,最终导致了量子力学的诞生。 

 它对于现代物理学的重要性,不亚于牛顿力学对于经典物理学的意义。 

 用任何语言形容它的伟大,都不足为过。 

 李奇维立于众人之前,脑海里闪过的正是量子力学那波澜壮阔的历史。 

 对于后世每一个物理学专业的学生而言,那都是令人神往的时代。 

 而李奇维甚至很快要亲手开辟这个黄金大世。 

 没有人可以理解他内心的激动。 

 但是现在,他却先要给泡利解释电子自旋的问题。 

 这个问题,可不好回答。 

 真实历史上,海森堡横空出世,提出了量子力学的第一个版本:矩阵力学。 

 通过矩阵力学,就可以直接推导出电子的前三个量子数(除去自旋)。 

 震惊天下! 

 但是矩阵力学有个缺点,就是太晦涩难懂了。 

 因为它用到的数学工具:矩阵,当时根本没有多少物理学家熟悉,更别提使用了。 

 强如泡利,都得花费半个月,才能使用矩阵力学推导出氢原子的电子模型。 

 其他人可想而知。 

 然而幸运的是,海森堡提出矩阵力学没多久。 

 紧接着,薛定谔灵感爆发,提出了量子力学的第二个版本:波动力学(薛定谔方程)。 

 (薛定谔之所以能提出波动力学,是受到了德布罗意的波粒二象性的启发。) 

 (这是另一段精彩的故事,涉及矩阵力学和波动力学的斗争,暂时不剧透哈。) 

 使用波动力学,同样可以直接推导出电子具有前三个量子数。 

 但是对于物理学家而言,波动力学就比矩阵力学要友好太多了。 

 因为波的知识,可是物理学家的强项,大家都能很好地理解和计算。 

 所以,波动力学一出现,就力压矩阵力学,成为量子力学的主流版本。 

 同时也正因为此,海森堡和薛定谔就互相看不对眼了。 

 但经过一段时间后,大家发现,矩阵力学和波动力学,在数学上其实是等价的。 

 (注意!在物理上却是不等价的!) 

 两者都没有错,只不过是同一理论的不同侧面。 

 但不论是哪一个,都无法正确推导出第四量子数:电子自旋。 

 这时,狄拉克出手了! 

 他创造性地把狭义相对论和波动力学结合在一起,统一了狭义相对论和量子力学。 

 提出了震惊物理学界的狄拉克方程。 

 在这个方程中,狄拉克考虑了电子在做高速运动时的相对论效应。 

 通过它,就可以直接推导出电子具有自旋,且自旋量子数是1\/2,同时也能推导出磁矩。 

 后来,就把自旋为半整数的粒子,称为费米子,比如电子等。 

 而自旋为整数的粒子,称为玻色子,比如光子,自旋量子数为1。 

 至此,电子的所有行为和属性,才有了坚实的理论基础。 

 这就是电子自旋推导的来龙去脉。 

 可以说,它贯穿了整个量子力学的发展历程。