第559章 神来之笔!布鲁斯方程!统一狭义相对论和量子力学!惊世骇俗!(1/2)
柏林工业大学会场内。
众人全都理解了波动力学的第二个问题。
对于在场的他们而言,波动力学的计算形式还是很简单的。
至少理解起来问题不大。
但是,众人却深深震撼。
问题中竟然还隐藏着量子力学和相对论的矛盾。
这简直是物理学领域的天大之事!
必须解决!
此刻,投影仪打开。
在众人的震惊和期待之下,李奇维开始了他的解法。
“各位,请再次看这个方程:E2=p2c2+2c?。”
“我对它做了一些变换操作。”
“首先,方程两边同时除以c2,于是变成:E2/c2=p2+2c2。”
“接着,两边同时开根号,变成:E/c=√(p2+2c2)。”③
众人看后都非常疑惑。
“这跟刚刚没啥区别啊?”
之前公式②是E=√(p2c2+2c?)。
现在相当于两边同时除以c,就变成了布鲁斯教授的公式③。
但是这样依然无法解决薛定谔遇到的矛盾性。
不过,大家都没有出声质疑。
显然,布鲁斯教授肯定知道这一点。
这时,李奇维提高声音,眼神犀利。
“注意,最关键的地方来了!”
众人仿佛又回到了听老师上课的学生青春时代。
“此时,我令p2+2c2=(αp+βc)2。”
“那么,公式③就可以写成:E/c=αp+βc。”
“看,这样一来,我们就能既消除根号,又没有使用平方,完美解决了问题。”
哗!
众人皆是一惊!
难道让薛定谔等人苦恼一整年的问题,这么简单就被解决了?
这也太不可思议了!
“我的天啊!”
“这也太简单了,我感觉我好像都能想出来。”
“为什么薛定谔那样的天才会想不到?”
“这其中肯定有什么问题吧。”
“......”
众人议论纷纷。
台下的薛定谔眉头微蹙,他觉得布鲁斯教授的转换有点问题。
仅仅用α和β代替平方,如果真的能这么简单,他干脆一头撞死算了。
忽然,他想到了问题所在。
“教授,这样转换确实可以消除根号。”
“但是你的方程中,α和β真的存在吗?”
此时,薛定谔站了起来,他已经完全想清楚了。
“我给大家形象地解释一下。”
“布鲁斯教授的想法,就相当于求解【x2+y2=(Ax+By)2】。”
“把方程的右边展开可得:x2+y2=A2x2+B2y2+2ABxy。”
“很显然,如果想让这个等式成立。”
“那么必须:A2=B2=1,且AB=0。”
“但是,这怎么可能呢?”
“所以,我认为布鲁斯教授的转换有问题。”
哗!
会场立刻喧嚣起来。
众人一下就听懂了薛定谔的例子,甚至都不需要他写出来。
很显然,这样的A和B是不可能存在的。
AB根本没有实数解,甚至都没有复数解。
也就是说,这种转换有问题。
换言之,布鲁斯教授的α和β根本不存在!
既然不存在,就算消除了根号也没有了意义。
因为那只是形式上的消除,是根本没有解的方程。
此刻,众人再次看向布鲁斯教授,他要怎么解释薛定谔的反驳呢?
面对薛定谔的疑惑,李奇维微微一笑。
“不错,薛定谔举的例子很好。”
“它完美地说明了推导中的问题。”
忽然,他霸气侧漏,震慑全场。
“不过,你们解不出来,我却能解出来!”
轰!
全场骇然!
所有人都不敢置信!
这个方程的矛盾性连中学生都能看出来。
怎么可能还有解?
A怎么可能既是1又是零呢?
“不可能!绝对不可能!”
紧接着,李奇维就说道:
“首先,薛定谔的展开没有问题。”
“但是,有一个地方,我认为可以稍作改动。”
“各位请看屏幕。”
“x2+y2=A2x2+B2y2+2ABxy,这是薛定谔的方程。”
“现在,我把它改写成:x2+y2=A2x2+B2y2+(AB+BA)xy。”
众人更纳闷了。
把2AB分开写成AB+BA有什么额外的意义呢?
李奇维继续道:
“此时,AB+BA=0,但若同时假设AB≠BA,会发生什么呢?”
“没错!”
“方程就可以成立了!”
“所以,我们只需要找到符合上述条件的A和B的数值即可。”
哗!
众人简直一脸懵逼!
大家的脸上充满了疑惑。
“啥?”
“谁能告诉我,到底什么情况?”
“AB怎么可能不等于BA呢?”
“这不是扯淡吗?”
会场内顿时嘈杂起来,众人交头接耳,百思不得其解。
不仅AB+BA=0,还要AB≠BA,这怎么可能嘛?
哪怕是普朗克、爱因斯坦等大佬也懵圈了。
他们直觉认为这个变换肯定有深意。
但是这也太深了。
真的存在符合A和B的数字吗?
薛定谔看着屏幕上的推导,他感觉自己的脑细胞都不够用了。
布鲁斯教授的奇思妙想太匪夷所思了。
然而,海森堡的眼睛却越来越明亮,他感觉眼前这个东西很熟悉,很熟悉。
“老天啊!”
“该不会是那样吧?”
这时,李奇维看着众人,忽然一笑。
他的话让全场都骇然了!
“大家还没看出来吗?”
“A乘以B不等于B乘以A,这不就是矩阵吗。”
“海森堡的矩阵力学就是因为发现这个现象而提出的。”
“没错,如果A和B不是数字,而是矩阵,那么一切都可以说通了!”
“而且,确实存在这样的A矩阵和B矩阵。”
“A=[01]B=[10]
[10][0-1]”
“A和B都是2×2的矩阵。”
“它们满足AB+BA=0,且AB≠BA。”
静!
死一般的寂静!
所有人都被这“神来一笔”给震惊了。
波动力学中竟然引入了矩阵!
这是何等天马行空、惊才绝艳的想法!
“哦!上帝啊!”
“布鲁斯教授简直太神了!”
“我们所有人都以为AB是个具体的数,但是布鲁斯教授竟然把它们想成是矩阵!”
“太牛逼了!”
“太吊了!”
会场内爆发出一阵惊呼声。
众人全都佩服的五体投地!
海森堡的眼中爆发出璀璨精芒。
“果然如此!”
“真的是矩阵!”
“布鲁斯教授把矩阵力学的核心应用在了波动力学上。”
“哈哈哈~”
“我的矩阵力学才是量子力学的正统!”
“波动力学需要靠矩阵力学来完善!”
“我看以后还有谁敢说矩阵力学不好。”
此刻,海森堡意气风发,十足快哉。
矩阵力学在布鲁斯教授的手里,简直出神入化,仿佛能够解释世间的一切。
薛定谔目瞪口呆,不敢置信!
在他的波动力学中,竟然出现了矩阵。
而且只有矩阵才能解释他方程中的问题。
薛定谔又喜又悲,简直和做梦一般。
喜的是,波动力学的缺陷被解决了。
悲的是,是被矩阵力学解决了。
他长叹一声。
“哎,也算是好事。”
这时,李奇维继续说道:
“解决了这个最关键的难题,
“现在我们回到刚才的问题。”
“由于薛定谔的波动方程是三维的,所以动量p含有三个分量。”
“再加上c,那么就一共需要四个未知数。”
“所以,我们需要引入了一个4×4的矩阵。”
“矩阵的推导过程如下所示:”
唰!
唰!!
唰!!!
~~~
李奇维下笔如有神,看的在场众人眼花缭乱。
纷繁复杂的矩阵,在他手里犹如庖丁解牛。
众人根本不敢眨眼走神,因为耽误一秒,可能下一步就看不懂了。
三十分钟过后,李奇维终于停下笔。
“大家请看。”
“这就是我改造后的波动方程。”
“相比薛定谔的版本,这个方程可以精确描述电子以接近光速运动时的状态。”
“这时,可能会有人疑问:那电子自旋呢?”
“呵呵。”李奇维微微一笑。
“大家不要忘了,矩阵力学优于波动力学的地方,就在于它能够解释电子自旋。”
“因为想描述自旋,就必须引入矩阵。”
“而现在,这个新的波动方程中,也包含矩阵了,所以它自然就可以描述自旋。”
(为什么矩阵就能描述自旋,这里面涉及的数学知识比较复杂,此处不再介绍。)
“只要做以下变换即可。”
唰!
唰唰!
唰唰唰!
又是一通操作,最后新的波动方程精简为一个特殊的形式。
“这就是自旋!”
呼!
李奇维重重突出一口气。
总算完成了。
以上的内容,就是大名鼎鼎的狄拉克方程。
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