正传:10.是是非非
全世界的物理学家们碰头开会啊,主题是啥呢?是辐射与量子理论。其实当时对原子辐射,大家有三个困惑。这个原子辐射,好像可以源源不断的放射出能量啊,似乎违反了热力学第一定律,也就是能连守恒定律。贝克勒尔就发现,一颗的镭元素能把一克的水给烧开。放射性元素释放出的能量是惊人的。居里夫人也很困惑,放出了辐射以后,这些元素好像也没啥大变化。那是不是可以一直放射下去呢?有人就提出,这些能量来自元素的外部。他们就把放射性元素给拿到很深的矿井里面,这样是不是可以减少外界的能量输入啊。他们也只是猜测,放到矿井里面,应该可以隔绝外部影响。结果发现,外甥打灯笼,照旧。人家放射性元素还是一如既往的放出能量。看来这东西不是外部能量输入造成的,就应该是元素的内部原因。那么这些能量来自于哪儿呢?
第二个问题就是半衰期问题,早在1900年,大家就发现,放射性元素是不稳定的,每隔一段时间,就会有一半衰变成其他的物质,大家就搞不懂啊,从一种元素,变成另一种元素。为啥大家不是齐刷刷的一起全变了,而是隔一段时间变一半。就那镭元素来讲吧,大概要1600年。凭什么这个镭原子,就比那个镭原子寿命长啊?难道是哥俩划拳决定,谁输了谁去衰变?这也没办法解释啊!
第三个问题跟第二个有关系。那就是为啥有的元素有放射性,有的元素没有放射性呢?或者是是不是可以认为,那些看上去稳定的元素,半衰期大的吓人啊,千万年也不会有几个原子衰变,因此看不出来?
这几个问题第一届索尔维会议一直到第二届索尔维会议,都困扰着大家。剩下就是有关量子的话题了。量子论也从几个德国人那里飞向全世界。欧洲的物理学大拿全在一起讨论啊。卢瑟福也参加了,他这年夏天刚搞出了原子模型。居里夫人是搞实验的,也觉得放射性应该与原子核内部结构有关系。现在汤姆逊的那个西瓜模型显然不好使啊。卢瑟福倒是真沉得住气,自己的研究成果,人家一个字也没提。人家去开会只带了耳朵没带嘴。这毕竟是欧洲物理学家第一次碰头大聚会啊。大家彼此交换了对现在最前沿问题的看法。大家都感到,进入20世纪,经典物理就有点儿大事不妙的迹象。
1911年索尔维会议前后脚。巴黎新闻界出大事儿了,要不说寡妇门前是非多呢。20世纪的两位物理学宗师,爱因斯坦是个生活方面一团糟的人。第一次婚姻也以离婚收场。玻尔刚好相反,他的生活是十分幸福的。当然最惨的是居里夫人,她丈夫因为意外不幸去世。后来跟朗志万关系有些暧昧,朗志万想跟妻子离婚。他妻子十分粗暴,经常河东狮吼,朗志万想离婚也是人之常情啊。他妻子一怒之下,把朗志万和居里夫人之间的通信给公布在了报纸上。这是1911年11月4号的事儿,就是索尔维会议前后脚。对居里夫人的精神打击非常大。爱因斯坦认为这都不是事儿,后来写信鼓励居里夫人,外人说三道四属于仨鼻子眼多出这口气。不过当年12月,居里夫人得了诺贝尔化学奖,奖励她在镭元素发现方面的贡献。当年获得诺贝尔物理学奖的就是我们屡次提到的韦恩。居里夫人不简单,作为女性,在当时环境下。获得两次诺贝尔奖,而且是物理和化学两个方向上。作为科学家那是出类拔萃的。历史上获得两次诺贝尔奖的人并不多。居里夫人是第一个。然后接下来是美国的巴丁,他参与发明了晶体三极管。后来又提出低温超导理论。因此拿了两次诺贝尔奖。美国化学家莱纳斯·鲍林拿了两次贝尔奖。一次是化学奖,他解释了化学键的本质,第二次拿奖是和平奖,因为他反对核武器。这个和平奖可不如科学奖那么硬。然后就是英国的桑格尔,他发明了胰岛素的测序方法,后来他发明了基因测序方法,拿了两次诺贝尔奖。他们拿奖都是在同一领域,都是在自己的专业里面拿的奖。拿和平奖,那可就有点儿水了,跟学术关系不大。可见居里夫人在两个不同的学术方向都有突破,那是多么的难得。
不过呢,也有人说,居里夫人拿奖是有复杂的因素的。因为诺贝尔奖委员会死活都不想把奖发给庞加莱。理由也很简单,人家是数学家。物理学算是玩儿票,不能算。法国人失望的说,就好比说庞加莱没开过枪不能算军人。人家是将军不用开枪。1910年,庞加莱的呼声非常高。但是就是拿不到奖。第二年,为了平抚法国人的情绪,才给了居里夫人化学奖。而且是少有的殊荣。
转过年来1912年。玻尔迎来了自己的人生大事,他结婚了。他和妻子白头偕老。算是美满的一对。当时大多数丹麦人结婚都去教堂。玻尔去了市政厅。人家对宗教不感冒。
1913年,那就是玻尔爆发的年份。有了家庭,有了稳固的后方基地。玻尔算是小宇宙爆发了。他把量子概念引入了原子模型之中。就是采用了普朗克的办法。假如电子并不能在任意轨道上运动。它只能在某些轨道上运行。那么就可以解释许多难题啊。比如为啥电子不会坠毁在原子核上呢?按照经典理论,电子绕着核旋转,会有电磁波辐射出来啊。那么电子的动能就会越来越少,最后坠毁啊。现在玻尔就提出来了。必须离开麦克斯韦的经典电磁理论了。那在微观世界是不适用的。电子并不能一圈圈的越来越低,最后坠毁。人家只能在固定的轨道上运动。想掉下去,没门儿。有个能量最低态。假如,一个电子从一个轨道跳到另一个轨道,会有啥情况呢?从高能态跳向低能态,那就会发出光辐射。这个频率可以算出来。那好吧,就算算看,能不能计算出光谱线。他闷头就算啊,这时候就有人提醒他啊,你算的这些东西,我怎么看着眼熟啊。玻尔纳闷儿,你在哪儿看见过?人家说了,这不是巴尔默公式吗?玻尔一头雾水,啥巴尔默公式?玻尔合着连巴尔默公式都不知道!据他自己回忆当时他的确不知道巴尔默公式。后来人家提醒他他才知道的。那时候巴尔默公式都出了好多年了,各种书籍、杂志、论文。提到的地方并不少。怎么玻尔就没看见,这也很奇怪。同样的,爱因斯坦也没见过洛伦兹公式。他自己闷头推倒了一遍。后来也有类似的事儿,海森堡没见过矩阵,自己闷头发明了一个。这说明,那时候科学界的交流的确不够充分。不像现在这么快捷。
简而言之,玻尔自己推导出了巴尔默公式。根据他的原子模型。他就发表了他的成果。当然物理学界又开始交头接耳议论纷纷。有两位物理学家也在谈论此事啊。聊到玻尔那个疯狂的原子模型,他俩咬牙发狠的说,要是这个理论正确,我们就不吃物理这碗饭了。
这俩人是谁呢?