从剑桥留学生到物理学之神 第51章

作者:虚空圣堂

  1901年8月30日,第一届物理和化学青年学者会议,在比利时首都布鲁塞尔的大都会酒店举办。

  物理分会现场,十几个人随意地分坐在长桌两边。

  长桌的首位,坐着的自然是李奇维和卢瑟福,两位大佬,分在两边。

  在他们前方,有一块一人高的板子,上面贴有白纸,用于众人随时演算和书写。

  李奇维首先站起来,发表举办本次会议初衷的简短讲话,并欢迎来参加的各位青年才俊。

  然后就让卢瑟福开头,讲述目前卡文迪许实验室在原子结构领域的成果,以及他的放射性研究。

  卢瑟福没有自持身份而倨傲,不会因为在座人的学生身份,而看不起他们。

  物理领域,从来都是达者为先,不以身份论英雄。

  相反,他比在欧洲放射学会议上,讲的更细致和通俗易懂,没有半分不耐烦的情绪。

  房间内的学者全都听的如痴如醉,他们对能接触到这种高端知识,非常珍惜,有人甚至在做笔记。

  “自从英国物理学家道尔顿创立原子学说后,很长一段时间内,人们都认为原子就是一个实心的小球,无法再分。”

  “但是,1858年,德国物理学家普吕克尔在做气体放电实验时,发现了一种奇怪的射线。”

  “后来1876年,德国物理学家戈德斯坦,重新优化了实验。”

  “他在一根透明玻璃管的两边,放上两个电极。”

  “然后当在电极之间加上近万伏的电压后,玻璃管壁上出现了淡淡的荧光。”

  “由于这种荧光是从电极的阴极上射出来的,所以戈德斯坦就将它命名为阴极射线。”

  “此后,很多物理学家对阴极射线的本质,进行研究,有人认为是电磁辐射,有人认为是带电微粒。”

  “最终,我的导师汤姆逊,使用多种不同的材料做阴极,发现得到的阴极射线的荷质比是相同的。”

  “然后他又通过实验测量了射线组成微粒的质量,发现它的质量竟然是氢原子的1/2000。”

  “这说明原子内部还存在更小的结构,我的导师将它命名为‘电子’。”

  说完,卢瑟福又在白纸上,画出来原子的枣糕模型,配上相应的运动方程。

  “这就是我导师提出的原子结构模型,用力学定律可以完美解释这些电子的运动。”

  “但是目前关于原子内部的正电荷部分,我们还一无所知,不知道是什么存在形式。”

  “我的导师认为,正电荷是均匀地分布在原子内部。”

  “而我的研究方向,就是探索原子内部的结构组成。”

  李奇维佩服地看着卢瑟福,果然不愧是能教出好几个诺奖学生的神人。

  不仅条理清晰,而且形象生动,哪怕是一个不懂物理的人来,也能知道卢瑟福说的是什么。

  这证明了他深厚的物理基础,因为只有自己完全搞懂,才能给别人讲解时举重若轻。

  他内心吐槽,要是后世有这样的老师教自己,说不定也能碰瓷一下诺奖。

  这时,劳厄小心翼翼地举起手,李奇维道:“劳厄,放松点,这里不是你的毕业答辩,有什么问题直接说。”

  一句话让众人哈哈大笑,劳厄不好意思地摸摸头,然后说道:“卢瑟福教授,你好,我最近在跟伦琴教授学习X射线的知识。”

  “我想知道,X射线和电子射线,与所谓的放射性射线有什么区别吗?”

  卢瑟福微微一笑,“你如果听过我之前在巴黎的讲座,应该就会更清楚了。”

  “伦琴教授发现X射线时,还不知道电子的存在。”

  “当时他用阴极射线轰击了阳极金属靶材时,发现了X射线。”

  “现在我们知道,X射线是电子与金属原子发生某种作用后,产生的新物质。”

  “我想伱已经看出来,不管是X射线还是电子,他们的产生都需要某种特定的条件。”

  “而天然射线不一样,无论给放射性物质施加什么样的物理或化学条件,它都能自发地放出射线。”

  劳厄突然说道:“那是不是说明,原子的内部肯定不止电子一种结构,不然怎么会有各种射线呢?”

  卢瑟福一惊,好敏锐的洞察力和逻辑能力,这个小伙子不简单。

  于是,他说道:“劳厄是吧,果然名师出高徒,你的想法非常有意思,几乎可以证明原子内部肯定另有结构。”

  “至少从已经知道的α射线的本质来看,只有电子是解释不了这些现象的。”

  李奇维也是震惊地看着劳厄,果然大佬在年轻时就已经很牛逼了,只能用天赋去解释。

  这时,玻恩忽然问道:“卢瑟福教授,既然原子内部有很多电子,而你又说电子的运动符合牛顿力学定律。”

  “那么电子是如何保证能一直运动呢,它的能量来源是什么?”

  “如果按照圆周运动离心力的方程去解,那电子跌落轨道后去哪了呢,是发射出来了吗?”

  “这”卢瑟福突然语塞,心想布鲁斯你从哪找到的这些妖孽,一个比一个厉害。

  他确实没办法解释,只能说电子一直都是那样。

  甚至这个问题让李奇维也是一愣,他一瞬间也没想好该怎么解释。

  两人同时庆幸,幸亏没有端架子拿大,不然现在就出糗了。

  卢瑟福清了清嗓子,此刻他再也不敢小瞧这些年轻人,虽然他们是本科生,但是思维极度跳跃。

  这次的会议也让他感觉很满意,有一种被挑战的感觉。

  “这个问题我暂时无法回答,我和布鲁斯都对现在的枣糕模型,抱有怀疑态度。”

  “也许在以后,等我的研究进一步突破,我可能可以回答你的问题。”

  玻恩点点头,依然表示感谢。

  李奇维看着他,心道不愧是以后和能海森堡一起,创立量子力学矩阵力学表述的人,犀利已初见端倪。

  这时,密立根又开口说道:“卢瑟福教授,我想请问,汤姆逊教授在测量电子的电荷时,使用的是什么仪器和方法。”

  卢瑟福知道他就是证明光电效应的那位,一个很出色的实验物理学家。

  但是自己对于仪器这块,不是特别精通,于是他让威尔逊代为回答。

  威尔逊终于找到表现的机会,侃侃而谈,从机械设计到电路搭建,无所不知。

  然后顺带提了自己的云室多么牛逼。

  密立根听的两眼放光,感觉如获至宝。

  真实历史上,密立根就是受到云雾方法的参考,于1909年,通过实验精确地测量了电子的电荷。

  很快,下一个就是李奇维分享了。

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第77章 李奇维变换,惊艳众人!

  在众人期盼的目光中,李奇维缓缓站起,朗声说道:“今天在这里,我不想讲量子论和光电效应。”

  “因为我觉得那太简单了,以在座各位的智商,肯定都能轻易理解。”

  说完,大家都跟着发笑,不少人都觉得李奇维很幽默,完全不像想象中的恃才傲物。

  “因此,我决定讲一些很新的东西,我自己也没有把握的物理前沿问题:光速不变。”

  嘶!

  众人无不震惊。

  光速不变可是涉及到了开尔文勋爵的预言啊。

  在场的都是物理领域的学者,自然知道第一朵乌云问题的本质。

  只是李奇维去年才解决了第二朵乌云问题,难道今年就要再解决第一朵乌云?

  就算是天才,也不可能天才到这种程度吧。

  太夸张了!

  李奇维把所有人的表情尽收眼底,嘴角含笑,“我当然没有能力直接解决第一朵乌云,但我想从光速不变这个角度,谈谈我的看法。”

  “麦克斯韦方程组推导出,光速在真空中的速度是恒定的,与参考系无关。”

  “这显然违背了牛顿力学。”

  “物理大佬们曾提出,存在一个绝对静止的参考系:以太,它是光速的参考系,企图解决这个矛盾。”

  “但我们知道,迈克尔逊-莫雷实验表明,以太并不存在!”

  “为了解决这个问题,我苦思冥想,终于得到了一点灵感。”

  “说来也巧,当时在伦敦量子会议结束后,荷兰物理学家洛伦兹教授,曾私下找我聊天。”

  “我们俩讨论到了光速不变这个问题。”

  “洛伦兹教授突发奇想,他认为以太依然存在,光速在以太中的传播是一种特殊情况。”

  “只要做一种假设:以太在运动的方向上会收缩,从而导致了光速不变。”

  “如此一来,光速并非真的不变,而是以太收缩的表现形式。”

  “这样就可以完美解释光速不变,牛顿体系就不会与麦克斯韦电磁体系冲突了。”

  “后来,我根据他的说法,给出了变换的数学形式,如下。”

  说着,李奇维开始在白纸上写出推导过程,眼花缭乱的公式,看的在场的人头皮发麻。

  只有爱因斯坦两眼放出神光,恨不得把李奇维融化,塞进脑子里。

  李奇维此刻已经进入忘我的境界,开始手撕洛伦兹变换哦不现在应该叫李奇维变换了。

  “大家请看,这个是绝对时空观下的伽利略变换,用于参考系的转换。”

  “现在,我只要把光速不变这个设定加进去,就会形成一个新的变换。”

  “我暂时将它命名为【LQW变换】,它的数学形式是这样。”

  当李奇维在黑板上,经过无数复杂的运算,写下LQW变换的数学公式后,在场的众人已然呆滞。

  因为他们是物理学家,而且还是实验物理学家居多,很多人的数学水平不敢恭维。

  而数学好的,如玻恩等人,现在太年轻,对乌云问题了解太少,没有深厚的物理底蕴,也是看的一知半解。

  “布鲁斯,你啥时候偷偷背着我钻研数学了。”威尔逊一脸苦相,李奇维总是能拿出他没见过的新东西。

  “真是惊才绝艳的想法,布鲁斯,单凭这个公式,你都能发篇震惊物理学界的论文了。”卢瑟福不由得赞叹。

  “原来布鲁斯你的数学功底也如此强悍,我还以为伱就是想象力逆天呢?”密立根羡慕地说道,搞理论的就是看起来潇洒。

  至于其余几个小辈,此刻都在窃窃私语,LQW变换就相当于从某个角度解释了第一朵乌云。

  李奇维带给他们的震撼可想而知。

  看着众人惊讶无比的样子,李奇维很享受。

  他心中默念:对不起了,洛伦兹老哥,把你1904年的成果提前截胡了。过几天我去荷兰,请你吃一顿好的。

  真实历史上,洛伦兹被称为最接近狭义相对论的人。

  因为爱因斯坦直接否定以太,在光速绝对不变的基础上,推导出的结果和洛伦兹变换一样。

  其实也很好理解,两人推导的基础其实都是光速不变。

  只不过洛伦兹受传统概念影响太深,在牛顿力学体系的禁锢下,只能加上以太。

  而爱因斯坦直接则认为时空本身就是相对的,会发生收缩,根本不需要以太的存在。

  所以两人的公式完全相同,但物理意义却天差地别。

  此刻,当李奇维的双眼与爱因斯坦对视后,从后者那双几乎要喷出火焰的神眸中。

  李奇维微微一笑,这口饭,他是喂对了。

  在场的人,只有爱因斯坦知道这个变换,背后的意义是何等惊天动地。

  他甚至顾不得众人的反应,竟然直接站了起来,小跑到白纸面前,拿起笔就开始计算。

  说话的语气甚至有点颤抖,“布鲁斯,你真的认为这是以太收缩导致的吗?”

  李奇维配合着做出惊讶的表情,“难道.你是说.时空变换?”