第288章 神之再出手!轨道方向量子化!(日8第9天,求订阅!)
洛伦兹显然有备而来。
塞曼效应和gky效应,是光谱学中非常重要的现象。
若是解决不了这两个效应,玻尔模型就永远不能宣称终结光谱学。
轨道数量量子化,解释了巴尔末系的四条分立谱线。
轨道形状量子化,解释了巴尔末系单条谱线一分为二的精细结构。
而现在,所有人都知道,需要再加一个量子数,才能解释单条谱线一分为三的现象。
但,它会是什么呢?
在场的人全都不知道。
而李奇维就是他们最后的希望。
或许他们今天就要见证,玻尔模型从刚发表时的稚嫩,一步步成长为逻辑自恰的巅峰理论。
正应了这场会议的主题:量子之巅。
在所有人的注视和呼吸急促下,李奇维终于开口了。
“看来大家的想法和我差不多。”
“确实需要再加一个量子数。”
“但是加什么呢?”
“我们不妨这样思考一下。”
“原子的内部是一个非常复杂的电磁场环境。”
“而电子本身绕原子核旋转运动时,会产生磁矩。”
“磁矩大家应该都知道,就类似于力学里的力矩概念。”
“那么电子产生的磁矩,受到电磁场的作用,会发生什么现象?”
哗!玻尔恍然大悟。
前排的诸多大佬也是眉头一松,甚至还有激动地拍大腿的。
当然,大部分人还是一脸懵逼的。
李奇维笑着说道:“看来不少人已经想出来了。”
“没错,磁矩和电磁场作用,电子轨道的方向会发生偏转。”
“以前电子的轨道都是平的,现在发生偏转后,就与原来的轨道有了夹角,形成一個新的轨道。”
“这个偏转后的新轨道,能级也和原来不同。”
“所以电子跃迁有了更多的选择。”
“想象一个三维坐标系。”
“原本的椭圆轨道是在xy平面上。”
“现在轨道方向发生变化后,可能就变成与xz平面平行了,或者与yz平面平行。”
“这样,就有三种不同的能级差,所以发射出三种不同的波长的电磁波。”
“如此,就可以解释谱线一分为三的现象了。”
“当然,根据实验结果来看,谱线的分裂并不是无限的。”
“这代表电子可选的方向个数也不是无限的。”
“所以,电子的轨道取向也是量子化的。”
“塞曼效应和gky效应恰好就是方向量子化的最好证明。”
“因此,我认为第三个量子数就是轨道方向量子数。”
“由于它是和电子的磁矩(magnetic moment)有关。”
“我就用【m】表示它吧。”
“当然m的取值也不是随意的。”
“它和l有关。”
“m可以取【-l到l】之间的整数。”
“比如,当n=2时,l=0、1,m=-1、0、1。”
“它表示,电子的第二轨道,新增一个椭圆轨道(l=1),新增两个轨道方向(m=-1、1)。”
“当n=3时,l=0、1、2,m=-2、-1、0、1、2。”
“它表示,电子的第三轨道,新增两个椭圆轨道(l=1、2),新增四个轨道方向(m=-2、-1、1、2)。”
“刚刚我一直在思考数学证明,但是需要的计算量太大,所以我就不现场展示了。”
“后续我会让玻尔以论文的形式,把结果整理后发表出来,供大家评议。”
“但我个人还是很有把握的,应该不会出错。”
“以上就是我的解释。”
轰!会场陷入了死一般的寂静。
李奇维全程没有一个公式、一个示意图,全凭逻辑,就把洛伦兹的问题解释的清清楚楚。
在场的所有人都被折服了。
他讲的如此通俗易懂,以至于连旁边化学专业的小伙子都听懂了。
“妈的,真牛逼!”
所有人都沉浸在关于电子轨道方向的想象中。
这一次,李奇维直接将原本二维的玻尔模型,升级到了三维。
让人不明觉厉。
以前的玻尔模型是一个扁平的原子结构。
然而现在,它变成了三维的球形壳层结构。
每一个轨道都是一个球壳。
比如第一轨道,当n=1时,l=0,m=0,电子轨道就是一个圆形,而且轨道没有方向。
因此可以形象地认为,电子轨道的圆形绕着直径旋转一周,就变成了一个球壳。
电子在球壳的表面运动。
当n=2时,l=0,m=0,第二轨道也有和第一轨道类似的球壳。
但是当l=1时,m=-1、1,这时轨道变成了椭圆,其绕着长轴旋转就变成了橄榄球形状的壳。
而由于又多了两个方向,相当于把原本竖起来朝天的橄榄球,变成横摆在地上和竖摆在地上(都平行地面)。
所以,第二轨道的壳层里,包含了4种轨道:球壳轨道、三个橄榄球轨道。
【球壳轨道就是后世所谓的s轨道,橄榄球轨道就是p轨道。】
【注意,这时候还没有提出概率解释,电子云的概念也不存在,不能去硬套s、p、d轨道的形状。】
【可见我们当时学的时候,是多么粗糙。】
玻尔模型因为李奇维的补充而变得更完善。
同时带来的问题就是,几何空间感不好的人,很难想象三维轨道的复杂情况。
此刻,在场的大部分人都是这种感觉。
他们只能想象出几种简单的情况,再复杂一点大脑cpu就过载了。
“我的上帝啊,这真的是人能想象出来的理论吗?”
“布鲁斯教授,你就是我的神啊。”
“我竟然听懂了布鲁斯教授的解释,我感觉自己现在强的可怕。”
“别说话,我已经在考虑第四种量子数了。”
“.”
此刻会场已经彻底沸腾了。
所有人都在议论纷纷。
现在玻尔模型终于展现了它的可怕。
三大轨道量子数归位,直接终结了光谱学。
任何现象都可以用它去解释了。
甚至现在已经不能称之为玻尔模型,而应该是玻尔-李原子模型。
这师徒俩以超绝的实力,把原子结构推到了真正的巅峰。
哪怕是前排的大佬们,现在也是震撼不已。
李奇维又一次用他天马行空的想象力,征服了所有人。普朗克感慨道:“真是没有想到,一个小小的原子,竟然引出这么多颠覆的理论。”
“对于微观世界,我们了解的还是太少了。”
旁边的汤姆逊感叹道:“或许我们有生之年,可以看到爆发式的突破。”
“就凭现在布鲁斯如日中天的气势,我感觉可能性还是很大的。”
随即两人相视一笑,引得周围人又是一阵羡慕。
不过,二位大佬的话确实没有问题。
就凭布鲁斯现在这样的状态,如果再保持个二十年。
物理学会发展到哪一步,真是不好说。
迈克尔逊则调侃道:“早知道我就不提问题了。”
“今天我是准备来砸场子的,没想到反而成就布鲁斯和玻尔。”
“你们欧洲物理学又超越了美国。”
众人取笑道:“迈克尔逊教授,你这话就错了,物理学是属于全人类的。”
众人哈哈大笑。
台上的洛伦兹看着李奇维,心中也是感慨万千。
他还清晰地记得,对方在第一届布鲁斯会议上说过的话。
“你的电子论虽然可以解释塞曼效应,但它只是更深层次理论的表象而已。”
洛伦兹不由得苦笑,“是啊。”
“如果从现在的观点来看,我的电子论确实问题很大。”
“甚至从某种角度而言,它就是错误的。”
“玻尔模型才是解决塞曼效应的真正理论。”
这一刻,即便强如洛伦兹,也对自己产生了一丝怀疑。
李奇维的天赋才情打击到他了。
这时,李奇维发现他的异样,走上前,特意避开了扩音器。
“洛伦兹教授,是不是还在想之前我说的话啊。”
洛伦兹看到李奇维过来了,想解释又不知怎么开口,后者继续说道:“你们老一辈物理学家的成就永远不会被轻视。”
“在你那个时代,没有人比你解释的更好。”
“或许在不久的未来,今天的量子论也会被推翻,玻尔模型甚至会重构。”
“谁又说的清楚呢。”
“物理学本来就是一直在发展的过程中。”
“就好像现在的我们,不应该嘲笑古代的炼金术一样。”
洛伦兹听到李奇维的话,非常感动。
他笑着说道:“布鲁斯,听你这么说,我就好受很多了。”
“我还担心伱看不上我的电子论呢。”
李奇维调侃道:“恭喜你答对了,洛伦兹教授。”
“改进了玻尔模型后,我现在看不上任何东西。”
两人随即哈哈大笑。
一旁的玻尔看着导师和洛伦兹谈笑风生,心中无比羡慕。
如果说他提出的模型是个小孩子。
那么布鲁斯教授就相当于把它养大成人,变成了一个精壮的小伙,充满活力,无懈可击。
这一刻,李奇维在玻尔的心中,与神灵无异。
这个世界上,就没有导师解决不了的物理问题。
不过,他没有沉浸在李奇维的荣光中,因为那始终是别人的。
玻尔要凭借自己的实力,走向最强!李奇维深邃的眼睛,看着会场内的所有人。
现在,他对量子论的贡献,甚至超越了历史。
真实历史上,为什么爱因斯坦比玻尔名气大那么多。
因为相对论是爱因斯坦一人之力完成的。
而不谈量子力学,单单量子论的发展就已经如此艰难了,有太多的人参与。
其中索末菲在1916年,提出了轨道形状量子数和轨道方向量子数。
所以玻尔的地位才会次一点。
毕竟合作完成理论和独立完成理论,中间的差距还是显而易见的。
虽然狭义相对论在当时,已经有不少大佬都快要摸到门槛了,或许这不能体现爱因斯坦的实力。
但是广义相对论,若是没有爱因斯坦,哪怕直到李奇维所在的后世,也没有人能提出。
因为它和时代的发展没有任何关系。
它是纯粹理论的巅峰,不受任何实验仪器的限制。
早五十年,晚五十年发表,没有任何区别。
这才是爱因斯坦封神的关键。
没有他,也不会有其他人发表广义相对论。
李奇维脑海里想着这些,思绪早已不知道飞到哪里了。
台下的人还都沉浸在刚刚的精彩理论中,没有人观察到他的异样。
这一刻,所有人都觉得今天的会议可以结束了。
不可能再有任何问题了。
尤其是光谱学,找不出什么玻尔-李原子模型解释不了的现象了。
“我打赌,不会再有问题了。”
“不对,我有预感,事情远远没有那么简单。”
“你们看前排有位大佬,他的脸上一直带有一丝笑容,估计在憋大招。”
“呀,还真是,我的上帝,我都担心我今天会因为激动而猝死。”
不过,还未等到众人眼中的那位大佬提问题,洛伦兹忽然又说道:
“布鲁斯,你回答我的问题之前,说要解释一个轨道形状量子数推导过程中出现的异常。”
“现在,你可以开始了。”
“我认为原子结构的量子数已经不可能再增加了。”
李奇维神秘一笑,“那可未必哦。”
接着,他摆好扩音器,对着众人说道:“我想玻尔模型经过这样的改进,应该没什么问题了。”
“当然,这一切都是暂时的。”
“物理学永远是朝前发展。”
“或许以后还会出现第四个量子数。”
哗!李奇维的话让众人一惊。
难道真的会存在第四个量子数?大部分人是相信的。
因为只有存在机会,他们才能一飞冲天。
要是理论都已经完美了,那他们就只能永远跟着别人后面了。
但是那些大佬们不敢轻易相信。
因为现在是真的真的不可能再找出一个轨道参数了。
很可惜,大佬们又失算了。
轨道的参数确实没有了,但是电子本身可还有参数没被注意到。
而这一切又将开启新的篇章。
此刻,李奇维继续说道:“之前在推导电子轨道形状量子数的时候,不知道大家有没有注意到一个东西。”
“它是一个常数,但在我看来却非常古怪。”
“我觉得有必要在会上和大家讨论一下。”
轰!全场懵逼。
(本章完)