郎之万在收到布鲁斯教授的肯定之后,立刻就安排了德布罗意的博士答辩。
与此同时,德布罗意还将他的物质波理论写成小论文,准备发表。
所谓小论文就是指发表在正规学术期刊上的论文,而大论文是指硕博士答辩用的毕业论文。
1923年3月20日。
巴黎大学,博士答辩现场。
佩兰、法布里等人组成了评审委员会。
郎之万作为德布罗意的导师,负责主持本次答辩。
会议开始,德布罗意首先详细阐述了他提出物质波的思考过程。
“去年布鲁斯教授访问法国期间,我曾有幸与他详谈半个多小时。”
“在这段谈话中,布鲁斯教授首次提出了电子可以是波的想法。”
“他没有从理论方面分析,靠的是纯粹的物理直觉。”
“布鲁斯教授因为个人原因,抽不出时间深入研究这个方向。”
“当时的我,正好在研究波粒二象性。”
“我对这个观点产生了极大的兴趣。”
“所以,在布鲁斯教授的鼓励之下,我全心研究电子是波的猜想。”
“我回顾了自量子论提出以来的一系列重要成果。”
“包括光的波粒二象性、光电效应、吴-康普顿效应、玻尔-李模型等等。”
“当我开始深入思考光的波粒二象性时,有两个问题困扰着我。”
“第一,我认为布鲁斯教授此前提出的光子理论是不完善的。”
“因为他用e=hv来确定光微粒的能量,这个公式中包含着频率v。”
“但是纯粹的粒子理论中,是不包含任何定义频率的因素。”
“所以,对于光子而言,必须还要引入粒子的概念。”
“第二,量子论中的电子,它的运动涉及到整数的概念。”
“而波动学中涉及到整数概念的,只有干涉现象和振动现象。”
“所以,这使我想到,描述电子运动时,需要赋予它周期的概念。”
“基于以上两个问题,我把布鲁斯教授提出的猜想,转换成理论模型进行研究。”
“......”
德布罗意侃侃而谈、信手拈来的演讲,吸引了所有评审教授和参会人员。
众人深刻地感受到,一个猜想和观点,要想落地成实际理论,到底有多么艰难。
更何况还是物质波这种最最顶级的理论。
德布罗意在博士期间,系统地研究了理论物理的一切新成果。
所以,听到布鲁斯教授的惊天猜想后,他才能迅速地抓住核心,在理论高度的层面进行研究。
众人扪心自问,如果换成他们,恐怕就要白白浪费布鲁斯教授的灵感了。
德布罗意阐述完毕后,进入提问环节。
评审教授们互相看了看对方,都露出苦笑。
这估计是他们第一次遇见如此尴尬的情况。
教授不敢对博士生的论文提出质疑。
毕竟,这可是被布鲁斯教授亲口称赞的逆天博士论文!
这时,佩兰作为老大,他站了出来。
他笑着说道:
“德布罗意,也不怕你笑话,你的论文我不敢说完全能看懂。”
“因为里面涉及到太多的物理学知识:光学、统计学、动力学、相对论、量子论......”
“现在物理学界能同时懂这些领域的人,恐怕不会太多。”
众人闻言,全都震撼不已。
这不是教授审评博士,而是博士筛选教授啊。
尤其是来旁听的硕博士们,更是心潮澎湃,恨不得站在台上的是自己。
睥睨天下!
接着,佩兰又说道:
“不过,我还是想提出一个问题。”
“你的物质波理论要如何证明呢?”
“即便布鲁斯教授都承认物质波的存在,但我认为必须通过实验进行验证。”
“当初麦克斯韦预测电磁波的存在,最后被赫兹通过实验发现。”
“布鲁斯教授的广相五大预言,也被证明了两个半。”
“所以,我希望你的物质波也能被实验证实。”
哗!
郎之万、法布里等人皆是一凛。
他们认为佩兰教授的问题很有必要。
德布罗意闻言,轻轻一笑,仿佛一切尽在掌握。
“佩兰教授,您的问题很好。”
“电子的波动性如何检验,我早已考虑过方案。”
“我的方法和当初劳厄教授验证x射线的想法类似。”
“电子既然是波,那么它在通过晶体中的晶格时,就可能会出现干涉和衍射现象。”
“电子的质量是0.91x10^-27g,经过200v的电势差加速后,它将获得e=ue=3.2x10^-17j的动能。”
“根据动能方程e=mv2\/2,可算出此时电子的速度是8.4x10^6m\/s。”
“最后根据λ=h\/p,计算可得电子的波长是8.7x10^-11m。”
“这个波长已经和x射线的波长基本相当了。”
“虽然它很小,但是电子的体积同样很小,足以发生衍射。”
“所以,用晶体做衍射光栅,完全有可能观察到电子的衍射现象。”
“这就是我的方案。”
哗!
佩兰闻言,心中震撼。
他没想到德布罗意早都计划好了验证方案。
而且有理有据。
最重要的是,这个方案物理学家们都很熟。
晶体衍射已经快成为物理学中的常规手段了。
这时,郎之万忽然说道:
“我认为这个方法的难度,可能要远远大于x射线的验证。”
“因为按照物质波理论,电子还有物质的属性,它和物质之间的碰撞,会影响衍射现象。”
众人闻言点点头。
郎之万说的很在理。
德布罗意笑着说道:
“教授,您分析的很对。”
“我之前已经让我哥哥做了一次实验。”
“很可惜,他失败了。”
“但是我坚信,这是因为他的能力不足,而不是我的实验方案有问题。”
“根据理论计算,电子的衍射现象是很明显的。”
真实历史上,德布罗意曾向他哥哥的朋友,天体物理学家道维耶,提出这个实验建议。
但道维耶只是简单地做了一下,没有成功。
然后,他就因为忙于其它实验,而放弃物质波的验证。
道维耶从心底就不相信物质波的存在,这也是当时很多物理学家的心态。
于是,他们就失去了一次得到诺奖的机会。
德布罗意说完,众人全都会心一笑。
这个房间内,恐怕也只有他敢如此调侃一位公爵了。
不过,莫里斯博士的水平确实不敢恭维。
关于x射线的研究成果,都已经获得四五个诺奖了。
但是这位公爵博士依然在坚强地奋斗着。
最后,毫无疑问,德布罗意顺利通过了答辩。
他将成为法国巴黎大学有史以来最传奇的博士生。
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1923年4月15日。
《自然》期刊封面发表了德布罗意的物质波论文。
文章一出,天下皆惊!
这篇论文的内容,颠覆了所有人对于物质世界的基本认知。
万物皆在波动?
这确定不是扯淡吗?
“上帝啊!我不会是在做梦吧?”
“这也太惊世骇俗了吧!”
“物质怎么可能是波呢?”
“那我为什么没有像波一样,到处飘荡呢?”
有人冷静计算后,说道:
“根据物质波公式λ=h\/p,假设一个人的体重是70kg,以1m\/s的速度运动。”
“那么他的物质波长只有9x10^-39米。”
“这个数字实在太小了,导致人的波动性完全可以忽略不计。”
“所以,现实世界中的物质,只表现出物质性,而看不出波动性。”
“但是对于电子这样极小的微观粒子而言,它的波动性就很明显了。”
众人恍然。
尽管如此,一时间,还是没有多少物理学家能够接受这个观点。
因为他们从小到大接触的都是物质,实实在在的物质。
实在无法把它们和波联系到一起。
不过,德布罗意却凭借这篇论文名震天下。
单从创新性看,现代物理学中能比得上这篇论文的,恐怕也只有相对论和量子论了。
同时,随着德布罗意答辩细节的流露,众人蓦然发现:
“老天啊!”
“德布罗意的灵感竟然来自布鲁斯教授!”
“我就说我怎么在这篇论文中,仿佛看到了布鲁斯教授天马行空思想的影子。”
“原来如此。”
因为李奇维的原因,很多物理学家对物质波理论的态度有了改观。
毕竟以布鲁斯教授的眼光,他认可的理论,必然有可取之处。
但是愿意相信物质波存在的物理大佬,还是不多。
即便如此,物质波仍然成为物理学领域的最大研究热点,甚至超越了矩阵力学。
因为相比震撼性和颠覆性,物质波显然更胜一筹。
“万一要是真的呢?”
慕尼黑大学。
海森堡受邀在此举办一场矩阵力学的讲座。
他刚演讲完,就看到了德布罗意的论文。
心头震撼无比。
“上帝啊!”
“布鲁斯教授的预言又一次成真了?”
“这...这怎么可能?”
“电子就是电子,是实实在在的粒子,它怎么可能是波呢?”
“物质既是波又是粒子,这要怎么想象呢?”
海森堡懵逼了。
他甚至有点害怕了。
因为他的矩阵力学中,没有给波动留下位置。
矩阵力学的底层架构,是建立在电子是微观粒子的基础上。
而现在,德布罗意的物质波理论,无疑是对矩阵力学的一次冲击。
虽然它暂时还撼动不了矩阵力学的地位,但是将来的事谁说的准呢?
一瞬间,海森堡想了很多。
他准备好好研究一下这个物质波理论,看看能不能从中找到一些问题。
“我的矩阵力学,谁也不能撼动!”
“什么波不波的,都是虚无缥缈的东西。”
海森堡又露出了他偏执且极端的一面。
索末菲感慨道:
“物理学难道又要来一次黄金大世了吗?”
“这一次,是量子力学的大世。”
美国,芝加哥大学。
今年31岁的康普顿,刚刚升为物理系教授。
同时,他还兼任了学校冶金实验室的主任。
这些都归功于他和吴有训共同发表的吴-康普顿效应。
该效应不仅证明了光的波粒二象性,同时还对研究各种射线有着重要的理论指导作用。
晋升为教授之后,康普顿意气风发。
不过,他没有因此停下前进的脚步,依然活跃在研究的第一线。
当他看到德布罗意的论文后,顿时懊恼无比,气的直拍大腿。
“哎呀!太可惜了!”
“吴,当初我们俩要是多想一步就好了。”
“那么这篇震惊物理学界的论文,就是咱们的了。”
吴有训今天是来芝加哥大学考察并寻求合作的。
他现在逐渐代替特斯拉,接手阿尔法实验室的管理。
而他的第一目标,就是亲自去各个大学招揽优秀的研究人才,补充实验室的底蕴。
面对康普顿的“白日做梦”,吴有训笑着说道:
“康哥,你想的有点太多了。”
“以那时候我们俩的实力,你觉得你能像德布罗意博士一样,从理论上证明物质波吗?”
康普顿闻言,嘿嘿一笑,底裤都被揭穿了。
他很有自知之明,物质波的理论推导不是谁上谁行的。
况且他一直擅长的是实验物理。
“我就是羡慕啊!”
“我以为我们俩已经终结了波粒二象性的一切问题。”
“没想到,才刚刚开始。”
“现代物理学实在是太精彩了!”
忽然,康普顿野心爆发,问道:
“吴,有没有兴趣我们俩再联手一次,用实验证明物质波的存在!”
吴有训闻言,愣了一下。
但是很快,他的脸色就恢复正常。
他笑着说道:
“恐怕不行喽。”
“布鲁斯教授让我执掌阿尔法实验室。”
“我很难再分出精力研究物质波。”
康普顿耸耸肩,显得很惋惜。
不过,他和吴有训的关系很铁,两人用不着客气去解释。
“吴,有时候,我真羡慕你。”
“我只能在物理学术界有几分名气。”
“而你发明的钠灯,堪称享誉全球。”
“你的名气可比我大太多了。”
“万一哪天我混不下去了,到时候去你的阿尔法实验室求职,你可得帮我一把啊。”
吴有训打趣道:
“康哥,你要是愿意来,我肯定扫榻相迎
。”
“工资给你开到最顶格。”
两人哈哈大笑。
这时,康普顿又随意地问道:
“对了,你这段时间到处宣传阿尔法实验室,效果如何。”
吴有训说道:
“物理学教授们很少有愿意去实验室的。”
“他们更喜欢待在高校做基础学术研究。”
“阿尔法实验室虽然在钠灯上取得突破,但是对于这些物理大佬们的吸引力还差了一点。”
康普顿点点头。
他自己也是教授,他很能理解大家的顾虑。
忽然,吴有训又补充道:
“不过,我从卡内基技术研究所那里,倒是挖到了一位技术大佬。”
康普顿忙问道:“是谁?”
吴有训道:“你应该认识,戴维森博士。”
康普顿眼睛一亮,“原来是他。”
戴维森本科毕业于芝加哥大学。
他受到密立根的器重,被推荐到普林斯顿大学理查森教授门下攻读博士。
而且,他还娶了理查森的妹妹,两人从师生关系变成了妹夫与大舅哥了。
理查森现在则是伦敦国王学院的物理系主任,也就是当初李奇维的职位。
理查森作为汤姆逊的博士,也是从卡文迪许实验室走出的大佬。
因此,他和李奇维、卢瑟福等人的私交都非常好。
有了这层关系,面对吴有训的邀请,戴维森几乎不假思索地就同意了。
开玩笑,进入了阿尔法实验室,那就等同于上了布鲁斯教授的船。
傻子都知道怎么选。
真实历史上,戴维森与小汤姆逊分别独立地验证了电子波动性,两人共同获得物理诺奖。
小汤姆逊就是汤姆逊的儿子。
康普顿鼓励道:
“这是个好兆头。”
“我相信未来阿尔法实验室一定会在学术领域大放异彩的。”
吴有训也充满了信心。
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英国,卡文迪许实验室。
当年汤姆逊教授就是在这里发现了电子的存在。
并且他还粗略地测量了电子的质量和电荷,证明电子是原子内部的微小粒子。
但是如今,物质波理论横空出世,打破了电子是粒子的常识。
因此,卢瑟福对于这个理论非常看重,他忍不住赞叹道:
“德布罗意的论文,或许会使得我们对原子的所有认知,都需要推倒重来。”
虽然他从心底还不能接受物质波,但是因为布鲁斯教授的存在,卢瑟福不会轻易表态。
他相信那个男人的直觉!
查德威克羡慕道:
“我本来以为,理论物理领域,已经不太可能出现新的突破了。”
“未来必然是实验物理的天下。”
“但是海森堡的矩阵力学和德布罗意的物质波,生生打破了禁锢。”
“我认为未来量子力学一定还会有更深远的发展。”
卢瑟福点点头。
查德威克能站在这么高的视角看待问题,让他很是满意。
他忽然感慨道:
“布鲁斯的灵感简直是无穷无尽。”
“我实在难以想象,矩阵力学和物质波理论,都是在他的指点下完成的。”
“那家伙难道就没有研究瓶颈吗?”
查德威克等人皆是满脸崇拜和敬佩。
“在理论物理领域,布鲁斯教授”
这时,卢瑟福又向旁边的一人问道:
“乔治,教授的身体还好吧。”
小汤姆逊说道:
“我父亲身体很好。”
小汤姆逊现在是英国北部阿伯丁大学的物理教授。
由于离家较远,所以他每次回英格兰时,都会回家见见他父亲。
此外,他最常来的地方当然就是卡文迪许了。
接着,他又无奈地说道:
“不过,他狠狠地批评了物质波理论,认为那是臆想者的狂欢之作。”
“还说法国佬就是喜欢浪漫的幻想。”
“他质疑,如果电子是波,又怎么会有质量?”
卢瑟福等人闻言,皆是会心一笑。
不过汤姆逊教授提的问题确实很有意思。
波是不会有质量的,比如电磁波、机械波等,都没有质量。
那电子的质量是怎么回事?
大家暂时都想不明白。
不过这也正常,物质波
理论刚刚发表,它的未来还有很多待研究的地方。
这时,小汤姆逊又说道:
“不过,我本人倒是很看好物质波理论。”
“而且德布罗意说的那个验证方法很有意思,我准备试一试。”
卢瑟福立刻鼓励道:
“乔治,我相信你一定可以的。”
“到时候若你真的成功了,那就会成为物理学领域的又一段佳话。”
“父亲证明了电子是粒子,儿子证明了电子是波动。”
众人哈哈大笑。
小汤姆逊尴尬地挠了挠头。
不知道到时候他父亲会不会气的要揍他。
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量子研究所。
当德布罗意的论文发表后,所有人看李奇维的眼神,就如看神人一般。
顶礼膜拜!
五体投地!
“布鲁斯教授简直恐怖如斯!”
“他随手指点一下,就诞生了物质波这种匪夷所思的理论。”
“真是羡慕德布罗意的好运啊!”
泡利更是狂放地说道:
“这个德布罗意,天才的一笔啊!”
“虽然我感觉他在扯淡,但是仔细想想,还真他娘有点道理。”
强如泡利,也找不到质疑物质波的角度。
他唯一能想到的,恐怕就是这个理论还未被实验验证了。
这会成为实验物理领域的重头戏。
泡利有点担心他的小海师弟了。
虽然他坚定地站在海森堡这边,但是强烈的直觉告诉他:
物质波理论很有可能会对矩阵力学造成冲击!
因为布鲁斯教授说的很清楚。
“矩阵力学里没有波的位置。”
但是现在电子却具有波的性质。
这就说明,矩阵力学肯定有哪里忽视的地方。
只不过泡利对此毫无头绪,他帮不到海森堡。
所长办公室内。
李奇维看着手中的论文,忍不住心生感慨。
在他的影响下,矩阵力学和物质波理论全都提前发表。
甚至物理学家的认可度都高了很多。
真实历史上,物质波发表后,基本算是无人问津。
李奇维微微一笑。
接下来,就需要等待大器晚成的薛定谔了。
这场量子力学的惊天大戏即将开场!
只是有一点,李奇维百思不得其解:
“薛定谔,你丫不养猫,为什么会提出薛定谔的猫呢?”
“难道是此猫非彼猫?”