第540章 光的波粒二象性中,波指的是电磁波(2/2)
众人大笑,然后纷纷鼓掌。
威尔逊的报告,让大家见识了实验大佬的风采。
那是与理论物理学家截然不同的风格。
这时,卢瑟福说道:
“
“大家可以讨论任何感兴趣的学术话题。”
很快,房间内就热闹起来。
众人或是站着走动,或者坐着,或是两三人交谈,或是抛出话题让所有人讨论。
大家一边享受美食,一边讨论最前沿的学术问题。
“戴维森博士,你当时是怎么想到用镍靶做实验的”
“考克饶夫先生,你的粒子加速器是如何确保电场平稳过渡的”
“.”
在这种放松的环境下,更容易产生很多天马行空的灵感。
这时,一直沉默寡言,比较孤僻的狄拉克,忽然提出一个问题,吸引了所有人的兴趣。
“光的波粒二象性中,波是指电磁波还是概率波呢”
狄拉克在完成了博士课题后,就把大部分的精力用于研究量子力学。
尤其是概率波的提出,让他极其痴迷这门诡秘莫测的理论。
众人仔细思考后,发现这个问题越想越有意思。
随着戴维森和小汤姆逊证明了物质波的存在,波粒二象性已经成为物理学界的共识。
很多实验结果都证明了这点。
而光的波粒二象性,比物质波理论还要早提出很久。
光的本质是电磁波,这一点毋庸置疑。
电磁波按照波长或者频率的不同,分为γ射线、x射线、红外线、可见光、紫外线、微波等等类型。
人们通常意义上说【光】这个词,一般是特指【可见光】,即波长在380n-780n范围之间的电磁波。
也就是大家熟知的红橙黄绿青蓝紫七种颜色的光。
很快,大家针对这个问题纷纷发表自己的看法。
福勒作为狄拉克的导师,他想了一会儿,首先说道:
“几百年来的波粒之争,波动派所提供的证据和理论,都是基于传统的机械波理论。”
“那时候,物理学家对于光的本质认识不足,只能把它的波动性类比机械波。”
“随着麦克斯韦统一电磁光,赫兹证明电磁波的存在,物理学家终于搞清楚,光的本质是电磁波。”
“因此,所谓的波粒之争,其实就是电磁波和粒子之争。”
“而且,当初布鲁斯教授提出光的波粒二象性时,还没有概率波的概念。”
“从这些方面看,光的波粒二象性中,波应该指的是电磁波。”
众人听后,微微点头。
福勒的分析非常中肯,他从光的研究历史来回答这个问题。
但接着,他又转折道:
“然而,狄拉克这个问题很有意思。”
“布鲁斯教授提出光子的概念后,说明光子是和电子、质子等粒子一样的微观粒子。”
“只不过电子有质量,光子没有质量。”
“但不管怎么说,只要是微观粒子,必然都满足德布罗意的物质波理论。”
“从这方面看,光子应该是具有概率波性质的。”
“如此分析,光好像既是电磁波又是概率波。”
“这真是个匪夷所思的现象。”
众人一阵惊呼!
光确实有点古怪啊。
电磁波和概率波显然是两种本性完全不同的波动,光怎么可能会同时具备呢。
现有的理论解释不通。
这时,海森堡眉头紧皱,他好像抓住了什么关键。
“我认为不能把【光】和【光子】两个词语和概念混为一谈。”
“【光】是一种宏观现象,是周期性变化的电场和磁场以光速运动时,形成的电磁波。”
“而【光子】是指光的基本单位,是一种微观概念。”
“电磁波的能量,是以光子的形式一份份传递。”
“当我们说光的波粒二象性时,这里的光指的是宏观的【光】。”
“所以,它的波动性应该特指电磁波这种波。”
“但是【光子】本身作为微观粒子,它同样具有概率波的性质。”
嘶!
海森堡和福勒的分析,让问题变得更加扑朔迷离了。
光的特殊性再一次展现在众人面前。
本来大家以为布鲁斯教授提出光的波粒二象性后,就解决了几百年的争论。
但是随着概率波的提出,事情好像又没那么简单。
然而,泡利却不这么想。
“我觉得这很正常。”
“以水波为例,【光】就是【水波】,而【光子】就是【水分子】。”
“水波本身就是无数的水分子组合而成。”
“单独的水分子中,氢原子和氧原子都具有概率波的性质。”
“但它们依然能形成水波这样确定的机械波。”
狄拉克反驳道:
“不对,不能这样类比。”
“应该是【光】相当于【水波】,【光子】相当于【一个单位的水波】。”
“但哪怕是一个单位的水波,它依然是机械波,而不是概率波。”
泡利不同意。
“胡扯!”
伊蕾娜说道:
“我认为狄拉克说的对。”
这时,海森堡又补充道:
“这样会产生一个问题。”
“既然【光子】具有概率波性质,那么按理来说,它在时空中的位置,应该也是概率性的。”
“但是为何大量【光子】形成【光】后,光却具有了确定的笔直的运动轨迹呢”
“它为什么不会像电子一样,随意弥漫在整个宇宙时空内呢”
众人皆是一惊。
“对啊,为什么呢”
小布拉格是电磁学方向的专家,他说道:
“也许这是一个数学问题,大量光子的统计行为,抵消了单个光子的概率随机性。”
真实历史上,1937年卢瑟福去世后,小布拉格成为了卡文迪许的第五任主任。
他上台后,放弃了自己的擅长领域,转而大力发展固体物理、生物物理、天体物理等边缘学科,为实验室开辟了新的研究方向。
众人听完他的解释,点点头。
泡利立刻说道:
“这和单个原子具有概率波性质,大量原子组成的固体却能产生机械震动波是一个道理。”
“概率波也要受到波动方程的限制。”
很快,这帮小年轻们就开始激烈讨论起来。
过程精彩绝伦,众人看的津津有味。
这时,海森堡忽然发现,布鲁斯教授一直坐在那里,好像在静静思考着什么。
“总感觉他老人家又要装不.提出什么惊人的理论了。”