
作者:COCO研
关于量子力学,小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”(22)
前面也提到了量子力学几乎在同一时间提出了两个版本---------矩阵力学和波动力学,表明了其建立过程曲折而复杂,分为两条主线几乎是各自独立的进行。
我想我不能只顺着薛定谔同志这条线一直往下讲了。海森堡等人正在那边强烈抗议他们略早于薛定谔之前的那些非常重要的工作没被八呢。
暂时先不厚道的撇下帅哥薛定谔一个人玩一会啦。很快的,他们会碰头的,到时再一起讲。
我们现在先把时间倒回一点,来八一下海森堡、波恩以及狄拉克、泡利等人在薛定谔在这个领域内发飙独自狂欢前在做些什么。
先来说海森堡。
海森堡的天赋从小就展现出来了,学校的成绩好的瓜瓜叫。也许大家很想知道这个小同学那个时候到底牛到什么地步。反正他老师曾佩服的说这位学生:他能看到事物的本质,而不仅仅拘泥于表象和细节。
数学,尤其是海森堡的数学,简直出奇的好,也许当时更多的人会认为他是适合搞数学的天才。恰恰也就是因为海森堡同学的数学太好了,后来就搞出了一个在数学难度上让绝大多数物理学家的都崩溃的量子力学之矩阵力学版。此是后话,以后再表。
海森堡也觉得自己搞数学是很有前途的,于是憧憬自己能在这条路上走下去。
海森堡比薛定谔年轻不少,第一次世界大战爆发时他还在中学念书,和直接去当兵的薛定谔不同,他作为一名志愿者在后方从事救助工作。战后恢复高考,海森堡报了德国牛校慕尼黑大学。
在科研领域中顺利前进的一大捷径就是追逐名师,在江湖大佬的手下混事,不仅能确保自己人生安全,银子也多的很。
海森堡是相当明白这个道理的,于是在1920年考上慕尼黑大学后就去找当时数学界的大牛林德曼。
海森堡当时对数学也是超级的爱,准备从事的是数学方面的工作。还好还好,这位奇才被林德曼给拒绝了,否则物理学这块就亏大了。------数学界则真的亏大啦。~
据说,我小宇宙不强没办法搞穿越,海森堡满怀信心的去找林德曼,提出要求希望能让自己在其手下做小弟。
林德曼一看这个孩子有朝气啊,又了解到,其天赋和实力都是出类拔萃的,于是准备收下他。
就在海森堡大喜之下,准备行礼把他俩之间的关系生米煮成熟饭的当口,林德曼问了海森堡课外时光喜欢看什么书
海森堡规规矩矩的回答,我喜欢看哲学方面的书。
物理学家爱看哲学书实在是普通至极的现象,物理本身就被牛顿叫“自然哲学数学原理”么。小爱、玻尔等人不必提了,薛定谔同学当时在战壕里也是把宾诺莎、叔本华、马赫等人的书翻来覆去的读啊,估计正是因为战壕里光线不足才导致小薛后来近视的。但小薛带个眼镜人是帅很多的,所以自己不曾向战地指挥官提议换个大点的灯泡。
当时,哲学系的一位同事在麻将桌上欠了林德曼一大笔钱,林德曼怎么催他都不还,于是林德曼一听哲学这个词就立马想起那笔欠款了,火大啊,直接把薛定谔给拒绝了。玩笑了,林德曼厌恶哲学思想渗透到数学领域才是关键。
海森堡一看,这个老大脾气好暴躁哇,我还是去学理论物理吧。
然后海森堡去找物理大牛索末菲。
索末菲牛啊。当年玻尔提出量子化的氢原子模型后,此牛1916年把玻尔的理论推广为椭圆轨道,并且引入了相对论修正。可惜这个理论很快被海森堡、薛定谔他们“革了命”索末菲理论提出的“精细结构常数”成为微观物理领域内非常重要的概念,忘了在哪本教材里提到了,索末菲的理论被后人评价为“物理学史上最成功的失败”。
关于量子力学,小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”(23)
物理学界中类似海森堡这样,打扮的漂漂亮亮的明珠主动滚到别人的脚底下而没被人拣的例子还有不少。爱因斯坦当年也是碰了一鼻子灰的。
小爱大学毕业后出来闯,感觉到感到江湖之大,又逢多事之秋,生怕走夜路被劫道,丢财事小,万一被非礼那就惨了。孤身一人在江湖飘,实在凶险,小爱急于找个牛B的保护伞,
于是向德国莱比锡大学的维纳和奥斯特瓦尔德等牛人写信,希望跟在这两个大佬手下混,但被拒绝了。
他还写信给老牛洛伦兹的同事昂尼斯:“尊敬的教授啊,我听一位朋友说,您那儿有一个助教的位置还空着,恕我冒昧谋求这个职位……”
小爱此时人未发达,底气不足,言语是毕恭毕敬的。
结果昂尼斯偏看不上这个大脑袋的家伙,两只大眼瞪着天,说:我不看好你哦。
小爱很失望的走了,嘴里小声的嘀咕:我排....
回到正题,海森堡在中学时代的故事今天流传的或许比较少,但在大学时代那就太多了。----不少是和泡利有关系的。很快的,我单独八他们这对活宝。
话说和大多数超一流理论物理学家一样,实验是海森堡的软肋。像费米这位大牛,理论和实验都超一流的文武全才,我们实在不要再奢望会出现第二个了。
大学里的实验课最为让小海头疼。这样的典型性人物还有海森堡的同学泡利,以及杨振宁等牛人。
物理史上曾流传一个关于泡利的笑话,据说某次一个实验室爆炸了,大家第一反应都问:泡利没在这吧?泡利当时的确不在实验室里,但他后来说了:那个时候,俺的火车刚好经过你们这个城市,并且不厚道的停了几分钟....
“杨振宁”这三个字早年也是和实验室爆炸直接挂钩的。后来老板见小杨把自己的家产都炸完了,就哭着求小杨该行去搞理论物理。用杨振宁自己的话:“当时实验室里有一个说法:哪儿有爆炸哪儿就有杨振宁”。汗~~~
扯远了,回来:
因为这个原因,海森堡就经常翘实验课,而且翘的不亦乐乎,上瘾了都。
你想老师也是人啊,你翘的多了能不生气么,于是海森堡后来就把实验老师给惹急了。
这可给海森堡将来的毕业惹下了一个大麻烦,他得罪的可不是泛泛之辈,而是牛人韦恩-------在普朗克的那个番外篇里提到过,拿了诺贝尔奖的强人啊。这个典故容我时间合适了再表。
前面已经说了索末菲也是江湖一豪侠,并且以玻尔为精神领袖。
1922年玻尔为了扩大哥本哈根学派在江湖上的名气,特在哥廷根大学举办讲座。-----至于时间,我接触的几篇资料里有说是6月,又有说是冬季的,具体时间存疑。
索末菲知道这个消息了,特地把海森堡叫了过来,说:小海啊,明天帮主要到哥廷根传道,给大家演练他那一身非凡的武艺。我准备把你带过去。你若能偷学几招,日后在江湖中也会是一把好手了。
海森堡一听,摩拳擦掌,两眼放贼光,或者,贼放光啊。
到了哥廷根,玻尔在讲台上大讲原子结构,大讲量子论,海森堡在台下拿着笔记,小手慌忙的记啊。
玻尔见台下的众人都听的晕呼呼的,其中有一多半的人把眼镜摔地上忘记拣了。玻尔心里得意啊:佩服我学问高深吧。
到了第三次讲座,玻尔又讲完了,然后是例行的讨论。所谓讨论,玻尔只不过是等着人家发问请教自己而已,来听课的除了波恩,别人水平似乎也不能来和玻尔地位平等的讨论。
可就在这次讨论里,我们的这位小年青海森堡同学,雄赳赳气昂昂的站了起来......
关于量子力学,小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”(24)
关于海森堡在大庭广众之下有何惊人表现,我待会再表,先来简单的补充一下背景知识。
量子力学山脉上有并世而立的三大高峰,哥本哈根学派、哥廷根学派和慕尼黑学派。它们互有渊源,但武功路数却有不同。
三大领军人物,玻尔、波恩、索末菲。
哥本哈根的帮主玻尔的数学比较差,大多是从哲学的高度看待物理问题,所以被后人称为“量子力学的哲学家”。
哥廷根的山大王波恩的数学则不是一般的强。后来海森堡在他手下搞出了矩阵力学,海森堡自己都被里面的数学表达给弄迷糊了,还是波恩看明白了本质。他是“量子力学的数学家”。
慕尼黑的老大索末菲则对具体的问题更感兴趣一些,喜欢解决实际的问题,是“量子力学的工程师”
回归正题:
海森堡当时也年青,也彪悍,一点也不给玻尔的面子,直接说玻尔刚才讲的某某地方有个漏洞。
玻尔其实也早知道那个地方有些模糊,但自己一时也解决不了,准备不厚道的蒙混过关的,却没想到被这个毛头小伙看出来了,非常的惊讶。
玻尔这个人善于发现人才,也特别喜欢有头脑的后辈,再加上海森堡小伙人才也是相当出众,于是玻尔一下子就牢牢记住了这位大帅哥,想把这个人要到自己手下工作。
玻尔下来一打听,原来是老朋友索末菲的弟子,爱才更加心切,就找索末菲商量。
玻尔:老弟啊,你那个叫海森堡的徒弟不错嘛,交给我来培养吧。
索末菲不乐意了,心说这不来抢我的香火传人么,我好不容易物色到这个奇才的,你倒好,直接来挖墙角来了。但索末菲畏惧玻尔哥本哈根学派实力太强大,怕他日后给自己穿小鞋,又不敢直接拒绝,心里那个纠结啊。
玻尔见索末菲眼泪在眼眶里转啊转的,也觉得自己这么做有的确点不厚道,就说了个折中方案:我等他从你手里出师了再来要。姑娘我喜欢成熟的,这你一向是知道的,其实,小伙我也是喜欢有功底的嘛。
然后玻尔把海森堡叫出去散步聊天,两人无所不谈,极为默契。玻尔非常欣赏海森堡的才华,海森堡对玻尔的成就也极为折服,两人相谈甚欢。
量子力学中新老两代巨头的这次谈话也成为江湖中人交口传颂的一大传奇事件,
海森堡说:“这一次我与玻尔在海因山覆盖森林的高地上溜达时的谈话,是我所能回忆的关于原子物理学的第一次深入的交谈;可以肯定,它同时决定性地确定了我的以后生涯。”
他后来也常回忆说:“我在科学上的成长,是从这次散步开始的。”
伟人对后辈的影响就是这么的“邪乎”,除了玻尔对哥本哈根学派的众弟子影响可以作为例子外,爱因斯坦对薛定谔也是如此。
故事发展到后来,玻尔和爱因斯坦大战,海森堡作为玻尔的副手发挥了不下于玻尔本人的作用。而薛定谔同学则作为爱因斯坦的左膀右臂也是奋勇的在哥本哈根的阵地上冲杀,发起一次又一次的猛烈进攻,并且抛出了一只非常可爱的猫----大名鼎鼎的“薛定谔的猫”-----来做暗器,伤了哥本哈根学派的人无数啊,为小爱立下汗马功劳。----------以后会非常详细的说道。:)
话说,当时看上海森堡的江湖势力可不只有玻尔的哥本哈根一家,这次讲座的举办地哥廷根的山大王波恩也是非常欣赏海森堡的,也想把海森堡从慕尼黑学老大索末菲手下给挖过去...
关于量子力学,小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”(25)
就在前些日子,波恩曾去慕尼黑讲学,下课后有个小伙跑到他的身前,猛的一抱拳,说:英雄!我对您研究的问题有点小心得,请过目。说着递了张纸条给他。
波恩没在意,心说一个小屁孩能有啥惊人的看法,于是当场也没看这个小伙写的是什么,直接把纸条揣兜里就走了。
波恩回到哥廷根后,一天无意中又翻出了这张纸条,结果越看越是心惊,越看越是后悔:此人真乃绝世奇才也!没有当场和他讨教实在是太遗憾了!
那个递纸条的人正是海森堡。
所以这次会议上,波恩也特别的注意了海森堡,并且非常迫切的想把这个年轻人挖过来。
江湖中三大门派的掌门人都是如此看重海森堡,日后海森堡因缘际会的逐个在他们的门下学艺,成为千古江湖中最有福气的年轻人。而且海森堡不负众望,终于习得三位武学大家之长,并且融会贯通,成为冠绝武林的一代领袖!
海森堡的成长比薛定谔要复杂,少不了要说另外一个牛家伙,同样在三大派门下都混过的大天才----泡利。
这块事情太多了(汗~),容我慢慢道来....
话说索末菲的弟子众多,除了海森堡外,还有不少大牛人,如劳厄、德拜、埃瓦尔德、文策尔、海特勒、福里茨等等一大堆,恕我不一一列举了。
其中,名气最大的当属和海森堡同一时期的那个"天大地大我最大"的泡利.
对泡利,我起先了解的不是特别的多。他的成就,我也只在学习原子物理学时知道了最为出色的两项----不相容原理和中微子假说,以及琐碎文章里记录的他的那些臭屁趣事。
为了这个帖子,我课余时间查阅了大量资料,我现在对此天才已经佩服的五体投地了。
爱因斯坦的广义相对论在1916年刚提出来,泡利在中学刚毕业的时候已经发表了关于广义相对论的论文了。那个时代除了爱因斯坦,非常可能一直到如今,没人比他能更加透彻的理解博大的广义相对论。
泡利博士刚毕业那会时间略有余闲,老师索末菲就请他给一本百科全书写一篇广义相对论的介绍。当泡利很快把文章交到了索末菲的办公桌上时,索末菲的下巴直接脱臼了,因为泡利写了接近250页。
索末菲仔细的看了这篇文章,击节叫好,看得饭都忘记吃了。
随后索末菲把文章交给爱因斯坦审阅。爱因斯坦也是激动不已,为江湖中出了如此逸才而由衷的高兴,并且把这篇长文出版成书了。
年轻的泡利因为这篇文章给爱因斯坦留下了非常非常深刻的印象:“任何该领域的专家都不会相信,该文出自一个仅21岁的青年之手,作者在文中显示出来的对这个领域的理解力,熟练的数学推导能力,对物理深刻的洞察力,使问题明晰的能力,系统的表述,对语言的把握,对该问题的完整处理,和对其评价,是任何一个人都会感到羡慕。”
泡利的故事太多了,在中学时代,一位教授给泡利他们班上课,一通复杂的推导做下来之后,发现结果不对。教授就在黑板前转悠啊,可楞是发现不了自己的推导错在什么地方了
,万般无奈之下教授把泡利叫了起来:我知道你一定发现错在哪里了,请你告诉我吧.....
泡利中学毕业后就直接上了索末菲的研究生,比海森堡早入校两年,21年拿到博士学位,也比海森堡早两年,所以泡利是海森堡的师兄....
关于量子力学,小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”(26)
索末菲也和林德曼一样,挑人也很挑剔,但他的眼光是很独到的。
1918年泡利去找他,结果索末菲说要面试。泡利很自信,面试就面试呗,俺是天才俺怕who呢。
面试那天,索末菲坐在讲台上,下面站满了等待面试的学生。
长久的寂静之后,索末菲对跑腿的说道:耳朵有点痒,拿铁锹来!众人一听,老大好大的气派,心中暗暗赞叹。然后索末菲把学生叫到小房间单独面试。
泡利在外面等待的时候,看到进去的学生没多一会就都垂头丧气的出来了。
轮到泡利,索末菲说:我的问题很simple的,你只需要回答出桌子上的这个东西叫什么就行了。
泡利看了一眼,脱口而出:是馒头啊!心说,这老儿忒侮辱我的智商了。
索末菲:错啦!game over,你被淘汰啦,我很遗憾哟。
泡利十分不解:哪里错了?明明就是China的小馒头。
索末菲大笑: 你跟不上时代了,人家China早就出台规定了,“在感官方面要求馒头必须是圆形,形态完整和美观,没有褶皱、斑点,气味有小麦香;馒头的体积不能太小”,你看
它是圆的吗?还被我们家老鼠咬了一口,现状不完整吧?体积也不够大吧?哎,你走吧....
泡利撞墙的心都有了,不甘心啊,吼了一句:好的,你说它不叫“馒头”,那它叫什么?!
索末菲笑容立马僵住,语塞,脸憋的通红.....
于是泡利被收下了,招收理由:该生思辨能力很强...
扯了一通,现在回来:
1920年海森堡开始在索末菲手下攻读博士,理论研究能力在老大的关照下得到很大发掘。
但海森堡同学偏科的情况比较严重,除了前面提到过的不爱做实验外,还有相当的专业课都不爱上,几乎把自己的精力都用在原子物理学方面了。
索末菲一看,这样发展下去可不行啊,就找海森堡谈话。索末菲面容慈祥语重心长的教导啊,希望海森堡能立志做一个德智体美劳全面发展的好孩子,但效果不明显。
于是索末菲出了个狠招,让海森堡去研究当时还没人解决的湍流。湍流可是个世界级难题,用到的知识就多了,而且对数学要求特别特别的高。
海森堡被逼的没办法,只好去恶补相关的知识,在博二的时候发了一篇《论尔曼湍流》的重要论文。
索末菲觉得很好,鼓励海森堡继续在这个方面研究下去:博士论文一定要是关于湍流的哦。
海森堡表面应允,但心里憋屈:这不逼我么,也太不厚道了。
后来海森堡遇见难题了啊,一个非常非常复杂的方程不会解,当时没人会解。海森堡一直琢磨到快交论文了,还没解出来,海森堡着急啊,怕这样毕业不了了。
泡利见海森堡愁眉苦脸的,就问:小海,失恋了?
海森堡把事情给他一说,结果泡利试了试,也搞不定。
但泡利是个能惹事的主,就不厚道的给了建议:这个方程不是没人会解出精确解么,你就猜一个近似解上去呗,反正你前面的工作做的很好,就末尾这点小问题,估计老大那数学水平也看不出什么来。
泡利环顾了一下四周,低声说:嘿嘿,别和人说是我告诉你的,我不认识你哦
海森堡:我们萍水相逢,彼此名字都不知道。谁说我们认识,我和丫急。
泡利怒道:你胡说!
海森堡愣了...
泡利又说:我压根就不知道地球上有你这么个生物存在!
两人奸笑..
话说海森堡大喜,回去立马猜了一个解了,总算在最后期限前把论文完成了。
然后这篇博士论文这真的过关了...
但物理学界相关领域的专家还是一直对海森堡的那篇博士论文有批判的,而且情绪饱满、体力充足的一直批评了很多年。
N多年后,这个问题被后辈中年仅29岁的世界级数学大师林家翘解决了,那个猜出的解还真的是非常正确的!大天才诺依曼后来见了林家翘,知道这个证明后,也鼓捣出了相关的东西,来支持海森堡。
据林家翘前两年采访时回忆:海森堡给他的老师写封信说,这个问题不是有人批评吗?不过现在那个中国人给我解决了。
海森堡得意啊...
关于量子力学,小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”(27)
海森堡在接触了泡利之后,对这位师兄对物理的洞察力佩服的五体投地。渐渐的泡利就成了海森堡的小老大。
多年以后,海森堡已经拿了诺贝尔,成了江湖中最牛B的年轻高手之一。
一次海森堡给泡利写信吹嘘说:大哥,我又有新的发现啦!接着小海把理论构思大概叙述了一下,最后说:这个理论太强了,佩服我吧!
泡利看了信心里郁闷啊,心说:为什么在我想殴打你的时候,你却不在我身边...
泡利摔了N个玻璃杯以及砸了一扇窗户后,直接在海森堡的来信上规规矩矩的画上了个小方框,然后在这个方框边上简单的写了几句话:我的画简直和莫奈的一样出色。你看,我画的这个方框,不过就是细节比他差了一点点而已。 ~~囧~ -_-!
海森堡接到回信,满心期待的打开一看,那叫一个汗。
在最初,海森堡对相对论也是相当的感兴趣的,看见泡利在这个领域呼风唤雨好不威风,相当的羡慕。
海森堡完成论文那会,时间比较悠闲。这位情圣整天在校园里面游荡,看见漂亮妹妹就吹口哨,结果没少被学校的保安痛扁。
一日,海森堡把泡利约到学校对面的小饭馆喝酒。
兄弟二人分别在即,想到日后各自一方,心中都有无限感慨。但两人都属于闷骚型,把无限的绵绵情意全化作食欲,叫了一桌的菜,吃的热火朝天。
后来他们喝的也高了,对漂亮的店小姐不规矩起来,被店老板轰了出来。
两人在街上晃晃悠悠的走螃蟹步,从街这边穿越到那边,从那边再晃回这边,仗着一身的武艺,完全无视红绿灯了都。
这个时候海森堡神秘兮兮的对泡利说:泡哥哥,我想以后多钻研钻研相对论这门武功,你说前景如何。
泡利想也没想:没前途!别看我现在在这个领域风光,人前锦衣,其实哥哥我日子过的苦啊。你还是继续鼓捣原子物理那块吧,那块吃香,日后必定发大财!听哥哥的话,准没错!
海森堡对泡利早已是言听计从,一听泡利这么说,日后果然安下心,把精力专注在微观物理这块,后来就弄出了矩阵力学等一些骇人的武学来。
不得不感谢泡利,如果当时泡利建议海森堡去搞相对论,物理学史应该又要改写了。
画外音
泡利:我那会是担心海森堡来抢自己饭碗,故意的把他支开的,没想到...
回归正题:
话说波恩大王特别的看中海森堡,他一直关注着这位奇才,如今看见海森堡就要出师了,就赶在玻尔帮主的前面,过来找索末菲要啊。
再说海森堡也是非常崇拜波恩,也想过去做他的助教,所谓一个愿打,一个愿挨。
海森堡在猜出了那个瑞流的方程解后,一心等着拿到学位证去哥廷根大王波恩的手下工作。
转眼就到了1923年,又是一个春天。
这个时候意外来了,在海森堡毕业的实验考试时,前面提到过的被海森堡惹怒了的牛人维恩,他可还是记得这个翘课无数的家伙啊,于是监考非常严,别人上房揭瓦都不管,但海森堡想要略带风骚的整理一下自己的发型都得举手报告。
本来海森堡还说准备抄谁谁谁的,大白兔都买好七八袋送给人家了的,可老师看的这么紧,别人不敢给他递答案啊
海森堡急啊,一道题都不会做,眼看着就没办法毕业了....
爱因斯坦vs波尔(转载2)
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