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任何人都能理解的科普物理科普第6部分

这个“王子”并不是指国王的儿子,而是一种地位低于子爵、高于男爵的头衔。从子爵到子爵依次为伯爵、侯爵、公爵,其中公爵最高。男爵是最低的贵族头衔。因此,“太子”的称号并不是很高,翻译成“公子”可能更合适。不过,这位皇子确实是贵族官宦之辈。他来自法国最光荣、最显赫的贵族之一:德布罗意家族。这个家族自18世纪以来在法国历史上一直非常受欢迎。它产生过将军、元帅、总理、外交官……它在王位争夺中闪光,在七年战争中练枪,在独立战争中漂洋过海,经历过法国大革命。他受伤了,他的谎言在外交场上得到了纠正,他得以与内阁讲和……N代人文武双全,行迹凶猛,因此被册封为世袭公爵们。路易之所以只是“王子”,是因为他是这一代幸存的四个孩子中的第四个。只有大哥莫里斯才有资格承担公爵的光环。 1960年,莫里斯远赴西方,68岁的路易成为第七任布罗意公爵。别忘了晚上看桑树,天空依然布满云彩。尽管起步较晚,但这个称号他已经保持了27年!直至95岁去世。

路易王子小时候没有上学,因为家里聘请了私人家教。后来,在大哥莫里斯的建议下,聪明的路易被送到了巴黎大学。 1909年,17岁的路易斯获得哲学和数学双学士学位。路易斯小时候似乎颇有政治天赋。他对朝廷官员名单了如指掌,也能就时事政治话题发表得体的演讲。和家人一样,路易也相信自己将来会继承家族传统并投身政坛。因此,他把中世纪史作为选修课。然而,他很快发现自己对政治家这一前途无量的职业不感兴趣。他左顾右盼,发现哥哥做的事情还是很好玩的。

莫里斯是一位科学怪人。他家里有一个实验室,有收音机、X光机和各种高端设备。他还弄出了一些名堂,在圈子里出了名。路易斯闲着没事就跑到大哥的实验室,慢慢地爱上了物理。可笑的是,我一爱上物理,物理考试就挂了一次。难道路易王子已经开始为自己的重大责任而挣扎了吗?在《花样年华》中,路易斯很犹豫:我不好意思感兴趣,我也不好意思感兴趣。我这是在跟神撒娇吗?

就在路易斯苦苦挣扎的时候,他的大哥莫里斯捡到了一件好事,前往布鲁塞尔参加第一届索尔维会议。

意气风发的弟弟突然变得郁闷起来,莫里斯很担心。当我参加索尔维会议时,虽然我只是一个小职员,但我仍然有机会见到一群物理人物并聆听他们的讨论。这是一个难得的机会。恰好,带弟弟出去看看世界,只是一种放松的方式。

接下来发生的事情前面已经提到过。书记官莫里斯公爵每次见到路易,都会利用职务之便,在每次会议结束后,生动地直播会议情况。路易王子对此着迷且充满热情。回国后,路易王子欣赏着大哥带回家的会议纪要,扔掉了历史书,拿起了物理书,确立了自己成为一名物理学家的远大理想。

1913年,21岁的路易斯获得了理学学士学位。他并不急于继续深造,因为他知道自己要参军。

当兵对于德布罗意家族来说确实不是什么大不了的事。别的不说,他们只出了三名元帅!但人不是靠关系,都是从基层做起。例如,路易王子加入了法国陆军,并成为工程师公司的一名不幸的二等兵。不想当将军的王子不是好士兵。路易既不喜欢打仗,也不喜欢指挥战争。因此,他后来被调到无线电通信部从事技术工作。他在埃菲尔铁塔下工作了四年多。我一生中最无聊的岁月已经过去了。

1819年,路易王子获得解放并光荣退役。回到了久违的实验室。两兄弟做实验、写论文、讨论问题,玩得很开心。辛苦的工作得到了回报。慢慢地,兄弟二人对光的认识越来越深。他们认为光粒子论和光波论在某种意义上都是正确的。这个观点相当前卫,因为当时只有爱因斯坦提倡这个观点,但没有人相信。

1922年,路易斯·德布罗意写了一篇论文,使用了“光量子”的概念。这种观点比较前卫,因为当时只有老艾相信光是“量子”的。

然后,康普顿效应证实了光确实是量子的!后来,光量子被称为“光子”。此时,德布罗意已经完全接受了老艾的“一元二体”的奇异理论。

只要有实验支持,无论某件事看起来多么丑陋、多么可笑,德布罗意都可以接受。这种大胆的包容性并不是每个人都能拥有的。也许正是这种巨大的宽容,让他开阔了眼界,完成了又一次伟大的统一。

海浪?粮食?这个纠缠了数百年的问题现在又纠缠在德布罗意身上。

1923年,一道闪电划过正在苦苦思考的德布罗意的脑海,一个大胆而离奇的问题浮现出来:光波可以像粒子一样运动,那么电子等粒子也可以像波一样运动吗?

德布罗意沉思片刻,回答道:是的。爱因斯坦叔叔1905年的发现应该扩展到所有物质粒子。

老艾在1905年有很多发现,王子指的是哪一项?当然是光电效应。纸上有一句话。让我们回顾一下:

“不应忘记,光学观测与‘时间平均值’有关,而不是与‘瞬时值’有关。”

他的观点是:当你观察一段时间内光的平均状态时,你会看到“波”;当你观察光在一段时间内的平均状态时,你会看到“波”;当你观察光的瞬时状态时,你会看到“粒子”。这就是小艾十八年来一直提倡的“一元二体理解”,但即使当了老艾叔叔,他也没有提倡。这一步太大了,物理学界的同事们都不愿意效仿,生怕造成痛苦。

现在,德布罗意计划迈出更大的一步:将艾叔叔的理解延伸到所有物质粒子,尤其是电子!

这个想法太感人了!

光、电、磁;质量、能量、运动;重力、加速度、惯性;固体、液体、气体、分子、原子……自然界各种奇异的现象似乎都遵循着不同的规律。然而,经过不懈的探索,我们逐渐发现这些模式都遵循着更高层次的规律。正如令人眼花缭乱的制度必须服从行政法规,法规服从法律,法律服从宪法。如果你觉得各种制度、规定不合理,那是因为你不了解宪法。如果宪法不能保证什么,无论有多少规定和条款,也只是让人笑话。自然法则也是如此。天真的地球人都觉得宇宙浩瀚、不可预测、不可思议。那是因为我们还没有看到宇宙的本质。级别越高,就越简单。从经验来看,追求思想的统一、融合、简单似乎总是指向正确的方向,让我们越来越接近世界的本质。万有引力定律、热力学、电磁学、相对论……这些理论的建立,都是追求统一的结果。

如果波和粒子融合统一了物质的存在形式,会发生什么?

这个问题提得太早了,因为现在还有一个更重要的问题:如何将波和粒子结合起来?

为了这两家伙,人类用最高的智慧战斗了数百年。战鼓尚未停歇,战争硝烟再次升起。这个时候,你就让两者合并了?你开什么星际玩笑?你能想象同时有足球和波浪吗?什么马?你说国足一直都是用球当波?我被你说服了!你赢了!德布罗意用法语说,既然我采用了艾叔叔的“一元素二体”,为什么不也采用他的相对论呢?

老艾告诉我们,能量和质量是可以相互转化的。我们目前所知道的物质以这两种形式存在。所以,任何物质,无论是光子还是电子,都可以被视为能量。好的,现在我们有两组关于能量的方程:

爱因斯坦:E=mc^2

普朗克:E=hv

大家都很熟悉了,我就不多介绍了。所有能量相等,则:

mc^2=hv

哇,经过简单的交换,奇怪的现象比比皆是:质量和频率,两个不相关的东西,都根深蒂固地存在于公式的两侧,每个都位于一个迷人的常数上。

如果你不觉得奇怪的话,可以请你掂量一下吗?这个波的质量是多少?

质量是粒子的属性,频率是波的属性。这两个不能联系在一起的属性,其实是可以划等号的!

假设物体以速度V0运动,根据相对论,会产生质量和时间膨胀效应。

看看上面那个无聊的公式。 c和h均保持不变。如果质量m 膨胀,频率v 一定是多少?当然,你必须提高才能保持这个等号,对吗?

但频率是多少?频率就是“单位时间内运动的周期性变化”!时间膨胀意味着“周期”拉长,周期拉长意味着频率降低!

矛盾!矛盾!

但是等等,频率真的下降了吗?我们来看一下:

作者:mc^2=hv

得到:v=(mc^2)/h

以速度V0 运动,则:

E=m0c^2

v0=(m0c^2)/h。

记住这两个方程,以后会派上用场的。

根据E=hv

得到v=E/h=(m0c^2)/h=v0

你忘了洛伦兹因子了吗?别忘了谈论相对论:

v=v0/(1-v^2/c^2)

你看,频率不但没有减少,反而增加了,而且还在加速!

经过一番计算,这个波的速度是c^2/V0,比光速还快!

这有什么大不了的吗?敢于超越光速!特别是,这是使用相对论计算的。你在研究中微子吗?这个时候,耍花招好玩吗?

不是恶作剧。德布罗意沉声说道。

这个波不包含任何信息,也没有质量。因此,并不违反相对论。还记得上一部分提到的“相速度”吗?是的,就是这个意思。不明白?回去回顾一下。你有发现什么吗?我之前提到的东西以后总会派上用场的。嘿嘿!

这是不对的!我们刚才不是在谈论光子、电子等粒子物质吗?为什么变成了谈论“波浪”呢?难道两个阿姨正在谈论物理?很容易偏离主题。回去看看是什么时候开始的?哦,从老艾和普朗克的方程开始,能量把粒子的质量和波的频率联系起来了!

从这一点来看,薄、李两个人真是形影不离的敌人啊!事实上,从mc^2=h 开始,德布罗意就已经知道自己是对的。电子等粒子也可以表现得像波。因为这个方程本身就向我们暗示:粒子具有固有频率。刚才已经计算出它的频率:=(mc^2)/h。

德布罗意左右计算发现,所谓的粒子并不能甩掉波!无论它如何移动,它总是“随波逐流”。这个波就是刚才说的超光波。德布罗意称之为“相波”。但后来,大家更愿意称其为“德布罗意波”。

那么,“跟随波”的粒子是马粒子吗?如果你必须想象它,你可以想象冲浪运动。冲浪者是随水流漂流的粒子。

然而,德布罗意波上不存在随波运动的粒子,因为波本身就是粒子。

啊?你确定你在跟地球人说话吗?

粒子是波吗?不管它是什么样子(其实你无法想象作为波的粒子是什么样子),就说我们的世界是由粒子组成的,但是粒子都是波,也就是说我们的世界都是,而一切,都是波吗?

什么是波?我们之前说过,波不是事物,它只是物质的周期性运动现象。没有物质,怎么会有波呢?

物质本身就是一种波。所谓“物质波”。德布罗意残酷地回答道。

上帝!地球上的居民已经受够了像爱因斯坦和玻尔这样的非传统人士的痛苦,怎么又出现了像德布罗意这样异想天开的人呢?

受不了了吗?更奇怪的还在后面,因为泡利、海森堡、狄拉克……这群大胆的人还没有正式登场。

我们先安抚一下我们的小心脏,看看德布罗意接下来会做什么。

电子是“驻波”。德布罗意沉思道。

驻波?看起来很熟悉。对了,上半部分是赫兹在他测量电磁波波长的实验中提到的。所以,我们对它并不陌生。这里,需要扩展的是:

1. 两个相邻节点之间的距离是半个波长。这个半波长有一个“波腹”,看起来像一段莲藕。我们可以私下称之为“一节”。

2. 作为驻波,其截面数始终为整数。不能有半截。

电子充当驻波,盘旋在原子核周围。我们以为的“电子轨道”原来是一个误解。也就是说,围绕原子核旋转的小粒子并不存在,只有圆周运动的驻波!

虽然这个设计很荒唐,但却回答了一个问题。玻尔无法回答的一个问题:为什么能量的吸收和发射必须一一进行?

这是因为环形驻波总是有波峰波谷波峰……并且不可能在波峰处突然消失然后跟随波谷。没办法连接起来,所以无论是波峰还是波谷,好吧,都是整数。就像自行车链条一样,一个链节首尾相连,形成一条完整的链条。如果其中一个链接被中间切断,则该链接将无法连接。

这样的环形驻波如何吸收和释放能量呢?显然,无论是吐还是吞,一定要凑成整数个节点,否则无法吐或吞!这就是能量必须分批呼出的秘密,也是轨道数量有限的秘密。

还有更好的消息:如果电子是一圈驻波,那么就不会产生加速度,不会持续损失能量,更不会独立坠落而死!

1923年秋,德布罗意的这些思想被整理成三篇短文,发表在《法国科学院通报》号上。还有三篇文章吗?别紧张,德国的三篇文章比博的三篇文章简洁多了!于是,1924年春,他将这三篇短文销毁成一篇论文:《量子理论的研究》。合并成一篇之后,依然不算太长。

论文虽然不长,但相当简洁,并提出了一个开创性的概念:光子、电子这样的东西具有“波粒二象性”,波就是粒子,粒子就是波。这不仅适用于光子和电子,也适用于所有其他粒子!

别以为我们的德布罗意王子在玩哲学,这是严肃的科学!他提出了一个将波和粒子紧密联系起来的公式:

=h/p。

简单又迷人。

波兰军队专属家族徽章“”闪耀着古老的光辉,速度和频率的暗纹簇出灵动的“波长”。

力军传世旗帜“P”标榜着历史的辉煌,速度与品质的背景凸显生动的“气势”。

优雅奢华的普朗克常数h平静而庄严地矗立着,让波与粒子的宿敌以传奇般的方式合而为一,混合搭配成奇迹!

谁在颤抖?谁在哭?别以为我很奇怪别怪我不听话!

出身名门望族的美丽女子,出身名门望族。 E=mc^2 和E=hv,他们是我的父母!

德布罗意向他和大哥的导师朗之万展示了这篇简明的论文后,他将其作为博士论文提交了。郎之万读了之后拿不定主意,就寄给了爱因斯坦。

我很喜欢看它,它让我感到非常悲伤!德布罗意发展了自己的“一元二体的理解”,并且做得有条不紊、有条不紊,这让他非常高兴。老艾读到了=h/p的预言:一场大戏即将上演。因此,有人说德布罗意“掀开了帷幕的一角”。

转眼间已近冬季,11月25日,德布罗意进行了论文答辩。保罗·朗之万(Paul Langevin)和他的伙伴有四位审查员:让·佩兰(Jean Perrin)(因验证了他老爱的布朗运动理论而获得诺贝尔奖的人)、查尔斯·莫甘(Charles Mauguin)(当时以研究晶体性质而闻名)、艾里·埃利·嘉当(Airy·Elie Cartan)、著名的数学家。朗之万的朋友们看到德布罗意的论文后都大吃一惊。虽然他们不懂量子理论,但他们还是感觉到一股奇异的气息向他们袭来。

然而,一篇博士论文能得到世人在世牛顿的称赞,实属不易。有数千篇博士论文。有几个能赢得旧爱的青睐?再说了,你也不明白,为什么要反对呢?还有什么理由不通过呢?

于是路易王子就成了德布罗意博士。他喜欢这个称号,因为它不能从祖辈那里传下来,只能自己挣来。

这些都是以后的事情了。现在的问题是,虽然评委们认可了这篇论文,但这并不意味着他们相信粒子真的可以是波。当时,世界上可能只有三个人相信这一点:路易斯、莫里斯和爱因斯坦。正是莫里斯引导路易斯关注“粒子与辐射波的二元性”。

也难怪大家都不相信。你没有任何证据支持这种令人愤慨的言论。你就凭一个看起来很漂亮的公式就让所有人相信整个世界都是波浪?如果你想让人们相信你,同样的事情也适用:你有证据吗?

将有。德布罗意做出了一个非常令人惊讶的预测:当电子穿过一个小孔时,它们应该会发生衍射。

说完,他将目光投向了大哥的私人实验室。莫里斯正在带领他的团队做其他事情,认为电子衍射实验太难了,他没有时间做。路易斯也不再坚持。德布罗意家族太牛了,竟然很随意的放弃了诺贝尔奖。

所谓的问题,永远只针对大多数人。哥廷根大学的同学Walter Elsasser很快提出了一个实验方法:晶体可以用来衍射电子。爱因斯坦听了,觉得可信。老艾对波粒二象性的正确性充满信心。我们一定能够看到电子衍射。当我们看到电子衍射时,我们就会看到诺贝尔奖。于是,老艾给小艾警告:年轻人,你坐的是金矿!

话是这么说,但是你以为你屁股下的这个金矿是你的吗?正当大家翘首以盼小艾挖金矿的时候,两个家伙从天而降,不小心把小艾屁股底下的金矿抢走了!

克林顿·戴维森于1911年获得普林斯顿大学哲学博士学位,同年被任命为卡内基理工学院物理学助理教授。 1917年,他加入西部电力公司——实验室,即后来著名的贝尔实验室。

这段时间,戴维森和他的助手杰莫一直在玩一个非常无聊的游戏:用电子轰击各种金属,看看会发生什么。虽然没有发生奇迹,但他们却一直期待着令人震惊的事情发生。

1925年4月,奇迹终于发生了:一瓶液化空气爆炸了,实验室着实震惊了。

这不是重点。问题是,真空管被吹坏了。虽然人类炸毁的东西数量如天上的星星一样璀璨,但这根管子堪称舍生取义的典范,无数次被写入物理学史。真空管内部有一个镍靶,用于接收电子轰击。为什么镍靶材要安装在真空管中?因为只有当目标表面足够纯净,微小的电子被喷射到上面时,才有可能观察到发生了什么。现在真空管坏了,空气正在侵蚀镍靶娇嫩纯净的表皮。实验设备基本报废。

这也不是重点。重点是,为了节省能源和减少排放,戴维森和格尔默计划节省大量资金并修复这个设备。恢复镍靶纯净皮肤的最佳方法是加热。高温会去除氧化层。但他们忘记了一件事:高温也会改变晶体结构。 ——镍靶原本是由N个微小的镍晶体组成,高温导致它们熔化成几个大晶体。

这甚至不是重点。重点是,这个巨大的变化是内部的,镍靶表面还是很无辜的。戴医生和葛护士都认为手术很成功,雅也痊愈了,于是带着成就感继续实验。然后,他们发现,观察的结果和之前不一样了!数据曲线上出现了几个尖峰!什么?是以前错了,还是现在错了?该公司的显微镜专家诊断后发现,这是一场医疗事故,镍靶材已经退化!算了,辛苦了一年多了,是时候休息一下了。已经是1926年7月了,戴维森匆匆公布了数据,迫不及待地写信给妻子,约她去英国旅行:“亲爱的洛蒂,这将是我们的第二次蜜月,而且会比第一次更甜蜜!”死亡!我的思想是如此肮脏。我不理你了。门票是哪一天的?

1926 年8 月,牛津。

第二

蜜月期间,戴维森听说本月10日,英国科学促进会将在这里举行。他的姐夫兼老师理查森也要去参加会议,所以戴维森决定一起凑热闹。会上,他惊讶地听到德国著名物理学家马克斯·玻恩提到他的名字!

玻恩认为戴维森发表的实验数据支持了法国王子的理论。戴维森以前从未听说过德布罗意,更不用说读过他的论文了。当运气来临时,连神都无法阻止。

蜜月过后,戴维森弥补了德布罗意和薛定谔的波动理论,投身于甜蜜的事业:用镍晶体进行电子衍射实验。

冬天过去了,春天又来了。戴维森的实验带来了坏消息:电子发生了衍射,而且它们真的是波!世界就是这么疯狂!

一系列实验结果于1927年12月汇编出版于《物理评论》号。雷声未响,狂飙就爆炸了,惊得下巴都掉下来了。

故事还没有结束。当戴维森沉浸在挖金子的时候,他并没有注意到另一边有人满头大汗。

英国物理学家乔治·佩吉特·汤姆森。他热爱有关电子的一切,因为它们是发现电子的人。是的,他就是J.J.汤姆森的儿子。德布罗意说电子应该具有波动性,G.P.汤姆森当然想验证一下。同样是在1927年,他找到了一种新方法,利用特殊的金属箔来获得电子的衍射图!

三十年前,我的父亲J.J.汤姆森因发现粒子电子而获得诺贝尔奖。 30 年后,他的儿子G.P.汤姆森因证明电子是波而再次获得诺贝尔奖。谁说三十年河东三十年河西?波与粒子的两只大象,老唐一家已经玩够了。好吧,你们两个赢了。

但整个物理学界都疯了。电子就是波!电子是波吗?

电子是波吗?

你还记得汤姆逊发现它时是如何计算它的质量的吗?如果它是波,我们如何计算它的质量?

还记得康普顿效应吗?如果不是粒子碰撞,我们如何解释损失的能量、精致的散射角和被踢出的电子?

另外,您如何解释电子击中传感器屏幕上的小点?

除了……

李俊发射了一梭问号。波兰军队看着城墙上的弹孔,抛出了一个问题:如何解释美丽的衍射图案?

图案再漂亮,也是由小圆点组成的!李俊急了,带着感叹号飞了回来。

您能用粒子创建干涉和衍射图案供我欣赏吗?波兰军队接过感叹号,将其弯曲并扔了回去。

……

薄、李这对生死之敌,无论是观念还是形式、外表还是内心,都没有任何逻辑联系。如果有联系的话,那就是一场生死之战!在光之精华的争夺中,他们各有领地,各领风骚,势如水火。他们来回战斗了数百年,一直战斗到天空硝烟弥漫,天色漆黑。根斯、托马斯·杨、马吕斯、菲涅尔、拉普拉斯、泊松……去麦克斯韦、赫兹、普朗克、爱因斯坦、玻尔……把他们中的任何一个拖到两军面前。一位将军会让我们和我们的朋友震惊!波粒大战是人类顶尖智慧的PK!现在,光的波粒战争还没有平息,围观者——个电子——所代表的粒子,也就是所有物质,都已经被卷入其中。光之内战已经变成了真正的世界大战!德布罗利,你还怕天下不乱吗?

双方打得鼻青脸肿,铠甲废掉,却根本没有任何结果。物质世界的天空神秘而厚重。庄严的背景深处,隐隐有酝酿已久的骚动。似乎有什么可怕的东西正在逐渐逼近,平静而坚定,平静而势不可挡。

帷幕升起。一道光芒闪过。刹那间,就被湮灭在了巨大的阴影之中。

你可能会感到震惊,但为什么在战斗结束之前就把刀扔掉呢?什么马?敌人也扔掉了吗?不管压力有多大,你还是得吃饭、走路,不是吗?兄弟们,捡起掉落的铠甲,刀剑跃马,继续前行!

不相容

说起哥廷根“玻尔节”,堪称合作共赢的典范。哥廷根引进了原子物理学的新鲜空气,玻尔赚了很多钱,交了朋友,出名了,建立了声誉。还为哥本哈根挖了一个角球,确保了两大人才支柱。

其中之一就是Pauli,他在上一篇文章中多次打酱油。这是一个真正的天才。同行们公认,这家伙对物理的直观理解与爱因斯坦一样出色。

沃尔夫冈·泡利,奥地利裔美国物理学家。 1900年4月25日出生于——维也纳,多瑙河畔的音乐之都。事实上,他是沃尔夫冈2.0,因为他的父亲与他同名。

Wolfgang 1.0是维也纳大学的医生和教授,他的妻子Bertha是著名的记者和作家。泡利的教父更有名。他就是马赫,没错,就是和牛先生争夺水桶的那个马赫。

音乐之城、书香世家、教父都是哲学界和物理学界的大腕。三者之一,足以让一般人获得半生的滋养和一生的臭气。但这些东西很快对于学习能力变态的泡利来说已经不够了,这里成了他的“精神沙漠”。

1918年9月,18岁的泡利迫不及待地离开维也纳,飞往慕尼黑,加入了索末菲的弟子行列。当时,索末菲正在煞费苦心地管理着他的理论物理“苗圃”。经营苗圃有两个关键,一是苗木,二是苗圃。索末菲建立的研究所的出发点不如玻尔。它只有四个房间:一间办公室、一间研讨室、一间教室、一个小图书馆和一个地下实验室。花园有点小,但更重要的是树苗。幸运的是,园丁眼光独到,园艺技术高超,培育出了许多好苗子。

索末菲很快发现泡利才华横溢,前途光明。他是一个提着灯笼也很难找到的好青年。当好苗子遇到好园丁,就是双方的福气。你负责精心耕耘,我负责茁壮成长。老师和学生可以各展所长,优势互补。

索末菲对幼苗快速、健康、持续的生长感到相当满意,对泡利的能力也颇有信心。在这一点上,泡利和索老师始终高度一致。

下班后,索老师接起了一份瓷器工作:编辑《德国大百科全书》的物理部分。本来他想请爱因斯坦写相对论,但老艾没有时间做这件事,所以他向泡利江湖求助。泡利18岁时发表了一篇广义相对论论文,此时他已经是业内人士眼中的相对论专家了。泡利不负索老师的殷切期望,顺利完成了初稿。索老师看到后,大为感动!好成熟啊!一个字都不用改!突然想起博的第三章,卢老师泪流满面!索先生真不是吹牛。爱因斯坦读完这篇长达237页的文章后赞不绝口:“对这个领域的理解,娴熟的数学推导能力,对物理学的深刻洞察,把问题搞清楚了。”他的能力、系统的表达、对语言的掌握、对这个问题的完整处理和他的评价,足以让所有人羡慕不已!”当老艾得知这篇“思想成熟、文章气势磅礴”是出自一个21岁的年轻人之手时,我震惊了。当我看到它在一个小男孩的手中时,我感到很震惊。直到现在,这篇精彩的文章仍然是相对论领域的经典之一。

在索先生的领导下,泡利最大的收获可能是接触到了量子理论。当时,大家都在忙着拯救玻尔,修补他的原子模型。最大的补丁当然是索先生几年前做的k和m了。

当泡利第一次听到量子论的基本假设时,他着实“惊呆了”。但他很快就适应了。接受了索老师布置的另一项任务:利用玻尔理论和索老师的补丁求解电离氢分子。什么是电离氢分子?前面说过,两个氢原子核共用两个电子,就是一个氢分子;当一个电子被踢开时,它就变成一个电离的氢分子。

泡利完美地完成了他的工作,但他感到失望。因为,虽然他的分析无可挑剔,但结论却与实验不一致。虽然大家都习惯了玻尔的理论与实验的差异,但泡利却完全不习惯,因为这是他的“第一次失败”。虽然责任不在他身上。他的分析直接证明了玻尔-索末菲模型无法处理电离氢分子!

虽然结果并不令人满意,但泡利的分析还是相当有力的。

1921年10月,泡利顺利获得博士学位后,前往哥廷根,担任德国物理学家玻恩的助手。

马克斯·玻恩1882年出生于布雷斯劳。他原本喜欢数学。后来,在父亲古斯塔夫教授的建议下,他选修了物理、化学、逻辑学、动物学等,却爱上了天文学。然而,他在数学方面仍然是最好的。 1906年,他获得哥廷根数学博士学位。后来,他去了剑桥,转学物理。回到家乡后,他打算像汤姆逊先生一样做实验、教学生、获得诺贝尔奖,但很快,他悲伤地发现自己根本不是那个料。因为做实验是一项技术活,而且需要超强的耐心。技术和耐心,这些他都没有。

,咋办?改理论物理! 这个选择看似很搞笑,实则很靠谱。因为那时,玻恩博士已经是哥廷根数学系的讲师了。虽然是无薪讲师。不过,别忘了,哥廷根的天才们,能用强大的数学武器解决几乎所有问题。只要你提出问题,我就能用数学解答问题。所以,他们不厚道地炫技:“对物理学家来说,物理太难了!”因为物理怎么也离不开数学,而物理学家,可不是个个数学都好,比如法拉第、爱因斯坦等。哥根廷的学生尚且如此强悍,何况是讲师! 果然,玻恩小试牛刀,就尝到了新鲜牛肉——他用数学,悍然解决了一连串物理问题。比做实验爽多了! 但是,武器,永远只是武器,解决问题的能力固然重要,如果不能发现和理解物理问题,那就像找不到目标的猎手,手里的枪再高档,也是摆设!所以,数学家成为物理学家,也不容易。 好在玻恩颇有物理天赋。所以,他的选择还是比较伟光正的。后面,我们将细细领略他对物理的理解能力。 1914年,玻恩应邀任柏林大学理论物理学教授。这个职务,可不是闹着玩的,看看同事就知道了:普朗克、能斯特、爱因斯坦……老爱比玻恩来得早一点,哥俩都是音乐爱好者,很投缘,所以常在一起混,Happy物理、High音乐会等。后来,自从玻恩解读了那个神秘的ψ,他俩就开始吵架,那时玻恩早就离开柏林大学了,只能写信吵,牛人吵架也是成果——这些信后来结集成了一本书。 1919年,玻恩转战法兰克福大学。1921年杀回哥廷根,已经不是数学系无薪讲师了,而是响当当的理论物理学教授。 玻恩也在卯足了劲建设理论物理培训基地,暗暗跟索末菲较劲,培育出不少新人,人称“玻恩幼儿园”,哥廷根被建成国际理论物理研究中心。 泡利的到来,让玻恩很Happy,人才宝贵,天才无价啊!可是这个天才不太好控制。泡利的缺点和优点一样明显:他是个直筒子。直筒子很正常,但这位,是个反应异常敏锐、看问题异常尖刻的直筒子。这几个词凑在一起,如果你依然无感,那咱俩就看看,跟异常敏锐尖刻的直筒子在一起,会发生什么。 在开扒这些雷事之前,我们得先了解泡利的优点,不然,谁都受不了这厮的所作所为。 首先,泡利的实力不同凡响,说他是最聪明的物理学家,他的同行们谁都不会反对。有人认为,在物理王国,泡利是个征服者,而不是殖民者,他似乎只注重解决问题,而不在乎问题是谁解决的。所以,他大量的工作没有发表,包括一些相当牛的发现,他只是在信里提出一番见解就过去了,而懒得去搞出一个成型的成果去发表。具体事例,后文会提到两三个,那时,咱俩会像当时的物理学家一样,为之所倾倒。 其次,泡利的眼光也是顶尖的,物理学的任何新理论拿给他,他都能迅速给出一个明确的评价,这不算牛,牛的是,他的结论准确度相当高!并且,他有一眼就能发现错误的能力,这一点,当时的物理学家们都服气。 再次,对于科学,泡利是真正的一丝不苟。问题搞不清楚,绝对要打破沙锅问到底。他喜欢争论,轻易不肯服输,但是,一旦验证了某个结论是正确的,无论这个结论是自己还是辩论对手得出的,他都会如获至宝,立即把争论时的不快抛到九霄云外。他关注的,从来只是科学本身。

最后,泡利的自信和坦荡人所共知,圈里人习以为常。而这个优点,也是缺点的开始。 他说话从来不掖着藏着,语气也毫不客气。除了对索末菲恭顺一些外,其他人一律不在话下,包括对他心中的King——爱因斯坦。 作为二十世纪的“世纪伟人”,在大家心里,爱因斯坦简直就是神一般的存在。泡利拿到诺奖后,普林斯顿高级研究所为其开庆祝会,老爱发表演讲以示祝贺。泡利给玻恩写信回忆道:“那情景,就像是物理学的王传位于他的继承者。”这句话至少包括两个内容:老爱是物理学之王;泡利自信自己就是继承者了。可见,老爱在物理学中的地位,在泡利看来,是至高无上的。饶是如此,泡利对老爱也没客气过。一次,老爱演讲。时年20岁的泡利赶去,坐在最后一排听讲。讲到半路,泡利杀出来,提了一连串问题,火力十分凶猛,老爱险些招架不住。据传,老爱一朝被蛇咬,十年怕后排,打那以后,以后每次演讲时,目光都要扫过最后一排,生怕再蹦出那个毛小子来。 该来的总会来,在一次国际会议上,老爱做完报告,泡利又站了起来,这次没提问,不过评论让老爱哭笑不得:“我觉得爱因斯坦不那么蠢。”这在泡利来说,就是至少四星的好评了。 如果看了谁的论文,泡利给出一句:“哦,这竟然没什么错。”这就是五星级好评了!得到这个评语的人通常会欣喜若狂。 有这个幸运的人不是太多。由于新理论并不总是对的,所以,同仁们给泡利展示成果时,经常得到的是恶评。 一次,意大利物理学家塞格雷(Emilio Gino Segrè)做完报告,泡利当面点评:“我从来没听过这么烂的报告。”塞格雷顿时抑郁了。瑞士物理化学家布瑞斯彻(这个英文名没查到,哪位知道?)在旁窃笑,不料,泡利转头冲他道:“你上次在苏黎世的那个报告除外。”这下轮到塞格雷Happy了。 才华横溢、放荡不羁的费曼(Richard Feynman)对别人的看法,总是摆出一副“你爱怎么说就怎么说”的姿态,可是,当别人提起泡利对当代物理学家的评判时,费曼却迫不及待地想知道,泡利是怎么评判他的。泡利的评判是:“费曼那家伙,讲起话来像是混社团的。”费曼听了,哈哈大笑。至少,泡利的点评名单里有他。费曼的泡利恐惧症不是凭空来的他在自传《爱开玩笑的物理学家》中讲过一件事:费曼和老师惠勒(John Archibald Wheeler)合作关于“量子电动力学的推迟势”问题,恰逢一个国际会议,二人决定把研究成果拿到会上宣读,费曼讲上半部分,惠勒讲下半部分。中场休息时,泡利降临,和费曼打了个招呼,费曼顿时很紧张。当费曼谈到上述成果和分工时。泡利想了想,露出诡异的微笑,冲费曼耳语道:“惠勒永远做不出那个那部分报告的。”果然,惠勒没做那部分报告,并且以后也没有,因为那是错的。费曼被这个神预测震得目瞪口呆。 当然,泡利的毒舌也不全体现在工作上。一次,泡利想去某地,却不知怎么走,一位被他骂过的同事热心地画了张图给他。回来后,那位同事问泡利,此行是否顺利。泡利赞曰:“不谈物理时,你思路还蛮清晰的。” 在物理学上,泡利是个完美主义者,容不得一点瑕疵,他发现问题又快又准,评论绝不留情,被称为“物理学的良心”、“上帝的鞭子”。大家对他的毒舌司空见惯。后来甚至发展到,谁得到泡利的点评,哪怕是虐评,也可以是拿出来炫耀的资本。 这帮变态的家伙还编出一个笑话:说泡利死后去见上帝,上帝拿出自己的宇宙设计方案给泡利看。泡利看了挠挠头,评曰:“居然找不到什么错。”上帝刚松口气,不料泡利又耸耸肩:“你本来可以做得更好些……” 不论泡利怎么刻薄,在同代同行眼里,他也是那个璀璨的物理夜空中最耀眼的巨星之一。以至于在他去世N久以后,每当物理又有新理论时,大家还常常设想:“如果泡利还在,不知有何高见?” 按照性格,泡利的名字应该译作“炮利”。不过,这厮并不总是在放炮,偶尔也会安慰人。一位同事写了篇论文,被泡利发现一个错误后骂了一顿。但论文已发表,没法改了。该同事追悔莫及。泡利良心发现,温柔地安慰道:“我其实并不在意你思维迟钝,我只是反对你发表文章的速度比你思考的速度还快。” 同事听了痛不欲生。泡利一看,疗效不好,于是恳切地补充道:“没关系,不可能谁都像我一样,论文写得滴水不漏。”神呐! 泡利的学生说,他们可以问泡利任何问题,而不必担心太愚蠢,反正在泡利眼里,任何问题都是愚蠢的。 泡利的毒舌让朋友和同事饱受暴虐,却毫无办法,因为事后证明,他总是对的。所以,大伙就盼着能看到泡利出糗,也好让饱受欺凌的劳苦大众扬眉吐气一次。 最正常的期待是,出现一个超级天才,跟泡利PK一下,看看泡利表现如何。在那个天才辈出时代,你还真别盼什么,因为什么都可能发生。这样的天才还真出现了——朗道(Lev Davidovich Landau)。简单介绍下,朗道是前苏联人,此人比泡利晚生8年,天资卓绝,4岁就被誉为神童,被称为世界最后一名全能物理学家,他所做的十项物理贡献被称为“朗道十诫”。朗道命运多舛,1938年差点被斯大林整死,秀才遇到匪,咋整都后悔,多亏恩师玻尔多方周旋、师兄卡皮查以命担保,总算捡回一条命。但1962年的一场车祸剥夺了他的工作能力。可惜了。话说朗道也是极其狂傲自负之人,并且,圈里人都承认他有这个资本。一次,朗道去苏黎世演讲,而泡利正好在苏黎世联邦工业大学任理论物理学教授。圈里人立即兴奋了:当朗道遭遇泡利,会擦出神马火花呢?所有人都认为,这回有戏看了。 事情的发展,却让殷切期待的围观群众大跌眼镜。也许是到了人家的地盘,知道泡利这条地头蛇不好惹吧,一向狂傲的朗道破天荒地摇身一变,作谦谦君子状,讲完后,居然谦称自己所讲的可能是错的。泡利很能尽地主之谊,立即安慰道:“噢,绝不可能。因为你讲得乱糟糟,根本闹不清对错。” 面对这个出人意料的结果,那些唯恐天下不乱的家伙很不甘心。不过,他们还是有幸见到了泡利俯首帖耳的窘态,在索末菲老师出现的时候。 不论何时,哪怕是泡利名满天下、声望极高以后,只要索老师走进泡利的屋子,泡利就会立即站起来,甚至鞠躬行礼。说话也极为恭顺:“是的,枢密顾问先生……是的,那是最有趣的……我可以这样说吗?”这哪是雄狮般的泡利?活脱脱一只温顺的小羊羔!所以,索末菲老师到苏黎世,就是泡利同事、学生们的节日,因为他们能免费欣赏一场绝世魔术:一头飞扬跋扈、横行霸道的犀牛,瞬间变成一只柔顺乖巧、五讲四美三热爱的小乖猫。这次第,怎一个爽字了得! 顺便八卦下,索末菲本人注重德国式的传统礼节,也喜欢他的学生遵守这种礼节。不止是泡利,索老师的所有学生,在他面前无不毕恭毕敬。枢密顾问,是德国对成就卓著的教授的一种荣誉尊称。索末菲当得起这个称号。在他的学生之中,有6人获得过诺贝尔奖,几十人成为一流教授。索末菲一生斩获无数荣誉,独缺诺贝尔奖。不过,他保持了一项别致的纪录:被提名诺奖次数最多的物理学家,他曾被81次提名诺奖。 回到泡利。这家伙不光是毒舌,他生活习惯也不太好,喜欢喝酒泡吧,还酷爱舞蹈艺术。第二次索尔维会议,泡利没去参加,仅寄去一篇论文了事,为毛这么忙呢?居然是为了赶去参加一个舞蹈比赛!难以想象,一个大眼暴突、身材敦实的物理学家飙起舞来,评委会不会集体疯掉。 除了酒文化、舞蹈艺术和夜店体验,泡利还喜欢晚上工作和思考,属夜猫子型。他晚上睡觉时通常已经是早晨了,而早晨起床时一般已经是下午了。这也算正常。但是,作为助教,他完全不顾及教授早出晚归的正规作息时间。玻恩有事不能讲课时,他只能差人提供叫醒服务,才能让泡利及时赶去代课。 如此自由的空间,泡利还是受不了,因为哥廷根作为大学,够大,但作为小城,太小,不够High。于是经常开溜。 对这些,玻恩特淡定地表示理解:“他受不了小城生活。” 玻恩还给老爱写信炫耀:“泡利现在是我的助手。他极聪明,特能干。” 实际上,无论是作为物理学家来说,还是作为导师来说,玻恩一点也不比索末菲差,手下也是英才辈出。玻恩在自传中谈到学生们的天赋,最聪明的学生居然不是泡利,而是中国的黄昆。黄昆最牛的贡献是在玻恩手下做出的。50年代,黄昆回国。他后来的成就,与师兄弟们相比,算是比较低的。跟泡利就更没法比了。 玻恩爱极了泡利,对泡利的评价也是一点没错。但是,泡利和玻恩在工作上不怎么合手。算起来,还是数学惹的祸。 玻恩是个数学控,他大概有个理想:在物理学家里数学最好,而在数学家里物理学最好。但我们知道,这个目标永远也实现不了,因为有麦克斯韦、阿基米德和牛顿。尤其是牛爷,在物理学家里物理最好,而在数学家里数学最好。无论如何,神也阻挡不了玻恩对数学的依赖,不管遇到啥问题,玻恩总是物理未动、数学先行,以数学主导物理研究。 泡利虽然数学也不赖,但他更重视对物理的理解,喜欢靠自己的直觉认识,寻找逻辑完美的论据,然后再动用数学。 别看只是先后顺序的差别,但合作起来,可就不是小问题了。就像生活习惯完全相反的两口子,一个必须上了床再脱,一个非要脱了再上床,别扭大了。 1922年4月,泡利跑到汉堡大学当助教。玻恩黯然神伤,却无力挽留。他承认,自己从这个小毛孩身上学到的东西,比泡利从自己身上学到的还多。 1922年6月,玻恩邀请玻尔来哥廷根讲学。泡利赶回哥廷根,欢度“玻尔节”。玻尔的理论让泡利耳目一新,泡利也很快适应了量子论。泡利的才华与做派,是在哪都特显眼的那种,所以,玻尔很快就注意到这家伙。空荡荡的研究所,是玻尔心中的痛,这种天才不赶紧笼络过来,更待何时?!于是赤裸裸地挖起汉堡大学的墙角,邀请泡利去哥本哈根当助教。泡利刚刚被玻尔的理论吸引,加上玻尔独特的魅力、优越的研究场所、丰沛的研究资金、朝阳般的研究领域,这对任何一个科学家来讲,都是不可抗拒的。泡利答应了,他信心爆棚地说:“物理不是问题,丹麦语可能费点劲。” 1922年秋,泡利如约而至。他惊奇地发现,这下弄拧了,他很快就学会了丹麦语,但物理出了问题。因为玻尔给他出了个难题:反常塞曼效应。 前面说过,这个问题把凡是涉足其中的物理大牛都折磨够呛,比方说洛伦兹、玻尔、索末菲等,都束手无策。现在,哄来个顶缸的,玻尔甭提多高兴了,把这个烂摊子往泡利手里一撂,欢天喜地地挖别的墙角去了。 对于原子、电子这些莫名其妙的东西,泡利手里只有刚刚学来的玻尔-索末菲理论。他很快就把这些理论玩儿得溜溜转,可以搞定很多问题,但也有很多问题搞不定,拿反常塞曼效应更是无可奈何。这很正常,要是拿现有的理论能搞定,玻尔和索末菲早就拿下了,还会搬来你这个大神? 对这些,泡利当然门儿清。所以,担子虽重,但他咬牙扛了起来,NND,舍我其谁?! 咬牙扛重担的滋味并不好受,所以,趾高气扬的泡利在相当一段时间里,总是一副焦头烂额的样子。玻尔建议,用原子核的有限角动量试试,被泡利否决。 一天,泡利溜达到玻尔家里。玻尔太太热情地问候:“你好泡利。” “我当然不好!我不能理解反常塞曼效应!”泡利暴躁地抱怨道。 “要不……我煮碗面给你吃?”隔壁张姨婆探头怯怯地道。 转眼就是一年。反常塞曼效应依旧反常,泡利与玻尔研究所的合同却很正常地到期了。他只好在1923年9月扛着这副担子回到汉堡。好在汉堡离哥本哈根不远。 在这一年里,泡利和玻尔相处得很和谐。 和爱因斯坦的独行侠风格不同,玻尔更喜欢集团作战。他幽默、外向、合群,是那种“在生活、思想上都迫切需要和别人在一起”的人。这样的人,如果有较强的能力,那就是天生的领袖。而玻尔,恰好具有这个能力。他继承和发扬了恩师卢瑟福的伟大导师品质,魅力倍增。并且,他亦师亦友、思想开放,善于发掘人的潜力,“栽下梧桐树,引得凤凰来”,把研究所的软硬环境搞得像家一样自在和温暖。所以,泡利离开后,也不忘常回家看看。 我们知道,那些奇奇怪怪的原子光谱,其实是电子跳来跳去扔出来的能量。所以,要搞定该死的反常塞曼效应,你就必须先搞清楚电子的情况。 现在,泡利摆弄着几份众所周知的电子生活隐私: 2.不同楼层房间数不一样。规律是:2n^2。n就是楼层。特好算:1、2、3……楼房间数分别是2、8、18……这是1914年,瑞典物理学家里德伯(Johannes Robert Rydberg)搞到一个经验公式。 3.现有3种量子数可以确定电子的状态:主量子数n、角量子数k、磁量子数m。我们很熟悉,它们分别代表电子轨道的大小、形状、方向。这些量子数,构成了一个丰满的3D原子。 问题是:电子喜欢低能低耗,为啥不都住到一楼,凭什么有的电子顶着压力住高层,它们究竟有着怎样的难言之隐?每层的房间数凭啥限制这么死,到底是政策的不公还是利益的角力? 现在看来,手里掌握的这些隐私,还不足以扒出反常塞曼效应的秘密。线索!我需要线索!泡利在浩如烟海的实验数据、论文中苦苦寻觅。 说来也巧,一天,泡利读索末菲写的新教科书《原子结构和谱线》,要说他对老师的敬重,那真是有如滔滔江水连绵不绝,他连序言都看了,而序言里,刚好提到一篇文章,好像跟他要找的那个线索有点关系。而这篇文章的出处,就在他刚刚看过的一本《自然科学》杂志里,当时他没注意这篇文章。泡利一秒没耽误,立即跑到图书馆,找到这本杂志。 这是剑桥大学研究生斯托纳(Edmund Stoner)1924年10月发表的论文:《原子能级中的电子分布》。还记得前面说过“每个楼层都有亚层”吧?斯托纳给出一个经验公式,亚层房间数是2(2k+1)。 每个楼层房间数最多是2n^2。为啥n的平方还非得乘以2 ? 每个亚层房间数最多是2(2k+1)。为啥要+1 ? 表示顶楼上? 敏锐的泡利断定,这是因为还有第4个量子数! 这个量子数有两个值,与其他量子数相互影响,贡献出多一倍的量子数,所以,从整层楼来看,n^2还得乘以2;从亚层来看,2k还得+1。 这样一算,不管是什么原子,没有两个电子的4个量子数是完全相同的!也就是说,在一个原子里,任意拿出两个电子,它们的4个量子数,至少有1个是不一样的。 是这样吗?泡利综合大量的数据,运筹帷幄,埋头苦算,有多少数据够泡利玩儿命干的呢?比当年开普勒推算行星运动定律的数据还要多得多,泡利运用的是现代数学手段,难度超高超变态,令人叹为观止。此处略去5万字。 哦~!原来,一山不能容二虎,除非一公和一母,在同一个原子里,电子不能容忍有另外一个自己! 自然界又一个伟大的基本规律诞生了:一个原子里,不能容纳运动状态完全相同的电子! 这个简洁的规律,完美解释了为什么电子不能一拥而上,都挤到最低能级,都到这儿来,那几个量子数不够区分它们。所以,为了让每个电子的运动状态有区别,它们只能占据不同的楼层、不同的房间。所以,原子才会拥有一定的体积。所以,原子结构基本保持稳定,物质一般不会坍缩…… 根据计算,第4个量子数只能有两个值,泡利管它叫“二值性”。有了这第4个量子数,反常塞曼效应里的那些复杂分裂,也就很正常了。这么多问题,被泡利一招搞定。这个发现,叫做“泡利不相容原理”。它把玻尔模型抬举到辉煌的顶点。 1925年,泡利发布了这个光辉成果。物理界一片吐血声。为什么不是喝彩声呢?因为大家感到,这个不相容原理,比它的发现者本人还要霸道蛮横。电子凭什么不能容忍另外一个自己啊?那个神秘兮兮的“二值性”是个神马东西?上帝啊!快给我一面墙,我要撞死它! 其实,让物理学家们想撞墙的,不仅是泡利毒舌、泡利不相容原理,还有无比搞恶的“泡利效应”。跟反常塞曼效应相比,泡利效应更反常。因为这个效应是泡利本人引起的。它是物理界无人不知的效应,却不是物理效应。所以,我们就当饭后八卦,开心一下。 话说当年,有几个理论物理学家的实验水平之烂举世公认:海森堡、杨振宁、泡利……海森堡还好,仅仅是自己实验水平烂而已。而杨振宁和泡利的实验水平是“负”的,不仅自己实验水平烂,还对实验有害!Where is yang,where is bang(哪儿有杨振宁,哪儿就有爆炸)这句警世恒言让杨振宁名声更噪。但是,有实验破坏神泡利在,杨振宁简直就是实验之友了。 可能是为了平衡,上帝给了泡利极灵的头脑,却给了他极笨的手脚,你让他搞实验,准砸。这种症状,就该离实验室远点,安心搞理论去。但是,这货偏偏好奇心极强,看到啥新鲜玩意儿都要摆弄下。不幸的是,实验室里净是些新鲜玩意儿。更不幸的是,这些玩意儿往往又精密又娇贵。于是,泡利所到之处,故障频发。善于总结经验的各大实验室望风披靡,纷纷把泡利列入黑名单。 但是,百密一疏,防不胜防。一次,泡利在某车站停半个小时,很无聊,恰好附近有个实验室,就决定:临时性参观。实验室领导眼见大名鼎鼎的泡利驾到,来不及“整理”实验室,又不好阻止,只好无比蛋疼地看着泡利各种鼓捣。幸好时间很快就到了,泡利及时赶回车厢。不过,实验室已经是硝烟弥漫了。 泡利动手搞砸实验,倒也罢了,可怕的是,这厮不用动手,也能搞砸实验,活脱脱一个实验瘟神,令各实验室闻风丧胆。 一次,实验物理学家弗兰克(J.Frank)在哥廷根的实验室出现了一次事故。这次,没人发现泡利出没。于是弗兰克告诉泡利,这回不赖你。泡利很诚实地回忆说,那天,他从苏黎世坐车去哥本哈根,路过哥廷根时,车停了一会儿。那个时间正好是事发当时!天呐,居然有超距作用,还让不让人活了?! 传言,某年某月的某一天,意大利的某实验室故障频发,实验人员实在找不到原因,就打听泡利的行踪,得知泡利刚好乘火车经过此地后,毫不犹豫地在记录本上写下:事故原因,泡利路过。 但是泡利不信邪。一次,这家伙路过一个天文台。他想,到这里走两步,总没啥问题吧?说进就进!刚进门走两步,一块铁板就很给面子地掉了下来,泡利吓得赶紧逃跑。 如此功力,谁不生惧?所以,另一个天才费米(Enrica Fermi)在做实验时,是绝对不敢放泡利进实验室的。有问题请教泡利,只敢隔着门问。你知道,费米搞核物理的,炸不起啊! 泡利效应名头越来越响,其波及范围也越来越广。话说某次学术会议,台上的人讲出一个让泡利十分不爽的理论,泡利便上台抨击之。讲演者乖乖回到台下听讲。重点是,泡利讲到激动处,突然手持粉笔向演讲者凌空一指,吓得演讲者往后一仰,居然把屁股下的椅子弄垮了。坐在那人身后的捣蛋鬼伽莫夫(George Gamow 俄裔美籍核物理学家、宇宙学家、科普大牛)跳起来喊道:“泡利效应!” 你以为这只是巧合吗?对,它就是巧合,还有更巧的。一次,泡利赴会稍晚,见两位体面的女士中间有个空座,便一屁股坐了下去,你猜怎么着?两位女士的椅子双双垮掉! 真是没有女人缘啊!泡利在物理上所向披靡,但在情场上却是弱势群体。结婚一年的老婆,居然被一个名不见经传的化学家抢跑了。 泡利很受伤,就去找荣格(Carl G. Jung 瑞士心理学家,分析心理学的创立者)帮忙。经过梦境分析,结果很狗血:原因是泡利的理性思维太过强悍,忽略了情感交流,性欲严重压抑。于是,泡利以科学的态度配合荣格,进行梦境分析、心理疏导。 荣格惊奇地发现,这位病人很快就能和自己一起进行精神分析了,还在不知不觉之间,教会了自己很多物理学知识! 即使在跟心理学家交流,泡利也坚持吹毛求疵的原则,给荣格带来不少压力,竟然迫使荣格完善了他的心理学理论。后来,这两位居然还合作出了一本书!荣格后来提出了“共时性”,用来解释机缘巧合类的事件,引起很大的争议。不过,用来解释泡利效应足够了。 泡利效应更为传奇之处,在于它“损人利己”——破坏别人的实验,但可以保护自己。泡利的两个助手派尔斯(R.Peierls)、韦斯科夫(V.Weisskopf),都在各自的自传里提到这件事:一次,泡利要去参加一个会议。与会的物理学家们决定跟泡利开个玩笑,在门上安了个触发开关,只要泡利一推门,就会发出爆炸声。反复测试、确认无误后,大家兴奋地等着看戏。泡利果然推门而入,却看到大家惊奇的眼神,这个触发开关竟然卡壳了!泡利效应又一次破坏了实验装置,成功“拯救”了自己! 这下,泡利更牛了,他还把“损人利己”作为依据,来判断事故是不是泡利效应引起的。1956年,泡利夫妇与助手恩兹(C.P.Enzo)夫妇在意大利共乘出租车,路过一个小山坡时抛了锚,恩兹说这是泡利效应。但泡利不承认,因为这次故障给自己带来了不便,不符合损人利己的特征。 泡利效应是一些巧合+传说杂拌而成的逸闻,是物理学家们拿泡利解闷的一个打趣话题,从中也可以读出大家对泡利的一种特殊感情。 泡利搞出不相容原理后,他收到一张明信片:恭喜你,把量子论的“骗局”发展到了新高度。 量子论

用户评论

挽手余生ら

这个系列科普文写的挺棒的!能把复杂的物理知识用通俗易懂的方式解释出来,我以前好多不懂的东西看了就能明白啦!希望后续还有更多精彩内容!

    有6位网友表示赞同!

我要变勇敢℅℅

期待下一期!我一直很喜欢这类科普文章,感觉学习起来很有意思,并且能拓展我的视野。相比于枯燥的教科书,这种形式更适合我这种喜欢了解却没时间深入学习的人。

    有8位网友表示赞同!

请在乎我1秒

终于明白了为啥冰块在太阳照射下会融化了!以前一直觉得这太神奇了,现在看着你说的都说得头头是道,真是厉害!

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我的黑色迷你裙

物理知识真奇妙,每次看这种科普文都能让人重新感受到学习的乐趣。希望你们继续坚持更新,让我们更多人能了解到宇宙的奥秘!

    有20位网友表示赞同!

抚涟i

我觉得这个系列的内容对初学者来说太浅了,有些基础概念没有深入解释,像光谱、热力学等就缺乏详细的论述,对已经有一定物理基础的人来说可能没太大帮助。

    有13位网友表示赞同!

爱情的过失

我读到一半的时候,发现和之前几期内容重复很多,感觉有点浪费时间啊,能不能把文章主题更加明确?希望下次继续更新内容能更专注于一个方向而不是杂糅在一起。

    有6位网友表示赞同!

屌国女农

这篇文章讲的还是很有趣,但是有些公式过于复杂,我也不是物理专业的学生,还是太难理解了。建议在解释公式的时候可以使用更多的图文比喻,更容易让人理解。

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柠夏初开

很不错!科普文章应该就是这样子的,简单易懂,还能让人对物理学产生兴趣!希望作者可以关注更多不同的领域进行科学普及,帮助我们更好地了解世界!

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煮酒

有些概念的解释比较片面,我觉得可以更深入地探讨一下。比如,“任何人都可以理解”这个说法我认为有点夸大其词,毕竟物理知识还是很需要一定的逻辑思维能力的支持。

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愁杀

期待下周更新的内容呀!每次都能学到很多新东西,我已经迫不及待想知道下次会讲哪个主题了!希望能继续保持高质量的科普写作风格!

    有19位网友表示赞同!

来自火星球的我

希望以后每一篇科普文都能附上视频演示或动画模型,这样学习起来更直观性更高。毕竟我们都是视觉时代的人啦!

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弃我者亡

我个人觉得文章缺乏一些实践操作和案例分析,太注重理论讲解了,可以多结合实际场景进行解释,这样更容易让人记住和理解!

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暮染轻纱

这个系列科普文真是一绝! 用通俗易懂的语言解释物理原理,让我重新感受到科学的好玩之处,以前我对物理没啥好感,看完这些之后感觉世界充满了奇妙!

    有16位网友表示赞同!

半世晨晓。

这个系列科普文是我学习物理的必备资料!简洁明了,而且能把我对一些基本物理规律的理解加深了不少。比那些书本教得多好多好啊!

    有13位网友表示赞同!

焚心劫

写的很好的文章!对于想要了解物理学基础的人来说非常合适,特别是对一些概念解释的补充,让我明白了以前困惑的地方。

    有12位网友表示赞同!

孤街浪途

期待后续内容! 希望作者能继续讲解一些更有趣的物理现象, 比如:黑洞、宇宙起源等等。我相信读者会对此充满热情!

    有7位网友表示赞同!

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