1900:游走在欧洲的物理学霸 第1053节
“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,下面的内容就好推导了。”
“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xyz三个分量。”
“再加上mc,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。
它是相对论形式的薛定谔方程。
真实历史上,狄拉克在参加完第五届索尔维会议后,仅仅一年,就提出了狄拉克方程。
论文一出,举世震惊!
整个物理学界都被这个方程震撼了!
因为它把量子力学和狭义相对论统一了,简直惊世骇俗。
当然,它还有一个更加惊世骇俗的推论:正电子。
这就是狄拉克,堪称量子力学的第一天才!
他不为人熟知,是因为他太过低调,从不招摇,只喜欢一个人研究数学和物理。
不过这一世,应该叫“布鲁斯方程了”。
李奇维只能在心中默默安慰狄拉克。
“小狄啊!李叔不白拿你的东西,回去请你吃大餐。”
此刻,所有人都惊呆了!
他们无论如何也想不到,布鲁斯教授说的有点内容,竟然是如此惊人的理论。
太震撼了!
“天啊!”
“太夸张了!”
“布鲁斯教授的实力太强大了!”
“他这是统一了量子力学和狭义相对论!”
“这是一个光想想就让人膜拜的成就。”
“他亲手创建了两个截然不同的理论,现在又尝试把它们统一在一起。”
“这就是大佬,在物理学领域可以随心所欲。”
薛定谔头皮发麻!
他的内心犹如翻江倒海一般。
屏幕上的推导过程,被他一点一点地刻进脑海。
“原来是这样”
“怪不得我无论想什么办法都解释不了自旋。”
“波动力学和矩阵力学,从来不是相互独立,而应该相互借鉴。”
薛定谔在这点上比海森堡大气很多。
他并不排斥矩阵力学,只要是对他的理论有帮助,都可以学习。
但是,他确实想不到如此奇妙的点子。
布鲁斯教授用一种天马行空的思考方式,把矩阵缝入波动力学之中。
薛定谔现在有点理解,为何他找了数学家也没用。
因为这个新的波动方程,不仅需要数学技巧,还要物理思想。
二者合二为一,缺一不可!
薛定谔有物理思想,但是他不熟悉矩阵,想不到这种变换。
他找的那些数学家知道矩阵,但是他们没有物理思想,也不会往这种变换上想。
所以,只有同时精通数学和物理的布鲁斯教授,才能捅破这层禁锢,打开新的天地。
爱因斯坦神色激动。
他从布鲁斯的推导中,嗅到了一丝统一的味道。
这可是他梦寐以求的壮举啊!
曾几何时,爱因斯坦头铁,想要统一引力和电磁力,可惜没有成功。
后来,强力和弱力的提出,让他只能放弃。
毕竟现在自然界的基本力变成了四个,而不是两个,他的统一方式有问题。
而现在,布鲁斯却为他展现了一种新的统一方式。
那就是把量子力学和相对论给统一了。
虽然只是统一了狭义相对论,但也足够惊世骇俗了。
他信誓旦旦地对旁边的普朗克说道:
“我估计再过几年,布鲁斯应该能把广义相对论也和量子力学融合。”
普朗克笑着说道:
“按照他这个发展趋势,我感觉很有可能。”
然而,两位大佬想不到的是,真实历史上,这样的统一理论过了一百年都没有完成。
量子力学和狭义相对论可以很好地兼容,但是和广义相对论就完全没法融合。
一切都是因为引力的存在。
量子场论把世间的一切都量子化了,唯独不能量子化引力。
这就是量子力学和广义相对论的核心矛盾。
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