不确定性 公开
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很高兴的告诉大家,我的新书《柔软的宇宙》已经全面上架,可以在各大网上书店和地面店买到了,比如当当、京东、亚马逊、天猫等等。这本书是根据《宇宙大爆炸》系列音频为蓝本,扩充了不少内容写成的。主要讲述的是相对论的历史,以及相对论下的几个蛋,比如黑洞、虫洞、宇宙大爆炸之类的,主要是从科学史方面说的。这是我第一次出书,心里多少有些忐忑,我不知道有没有人买账,也不知道能卖出去多少。我知道科普类书籍是远远比不上心灵鸡汤之类的书籍流行,也比不上小鲜肉的书热门。我不知道在这个鸡汤横行的时代,在这个小鲜肉大IP热卖的时代,我们这种认真传播科学精神的人到底有没有市场。但我仍然愿意坚持我的理想,我一直认为,我国现在的理工科教育还停留在解题技巧上, 当门手艺活在教, 但洞悉事物表象后面的规律才是科学意义所在。我认为,…
 
最近有听众向我询问《科学史评话最新专辑——物种起源》是不是还没开播啊?他们等来等去也没见到更新。这事儿赖我,我开了新的专辑,喜马拉雅不会给出提示。 大家在过去订阅的专辑里面点击主播的名字是能看到我所有的专辑的,然后就可以看到我最新的专辑《物种起源》。头像是个达尔文的侧脸。欢迎大家订阅这个专辑,我以后的内容都会在这个专辑里面更新。不会在让大家找不着,给大家添麻烦。 感谢大家长时间以来的陪伴,我也很感谢大家对我的支持与鼓励。最近有人给我留言,说最新专辑不能打赏。我检查了一下,发现是在手机里面设置的时候报错了,我没设置成功,我也没能注意到。哎呀!非常不好意思。这是我的失误。 最近喜马拉雅的客户端上了新版本,好多东西移动了位置。打赏功能放到底部播放条的最右边的菜单里。点开弹出来才能看到打赏。实在是不…
 
1979年,这一年的诺贝尔奖最终颁发给了3个人。他们最重要的贡献是实现了弱电统一。我们知道电磁力和弱力长得实在是不太像啊。电磁力是个长程力,作用距离很远。而且电磁力是比较强的力量。可是弱力就不同了,弱力真是像名字描述的那样,非常微弱,而且作用距离很短。我们宏观世界能够看得见摸得着的这些东西,是依赖于电磁力的作用。光属于电磁作用。弹力和摩擦力也是电磁作用。可以说是电磁作用给了我们踏实的感受,看得见也摸得着。可是弱相互作用可就不那么贴近生活了。通常放射性物质的衰变,靠的就是弱相互作用。这两种作用相差太大了。它们几乎没有什么相似之处……由科学史评话
 
1948年,费曼、施温格、朝永振一郎在计算量子电动力学的时候,有一个重要的假设。那就是电子是没有体积的。但是这个假设遭到了挑战。60年代初期,哈佛大学有一个组,这个组的主持人叫弗兰克(Frank Pipkin),是很有名的科学家。他做了一个实验,测量电子半径,发现电子是有半径的,是10^-13厘米到10^-14厘米之间。没多久,康奈尔大学有一个很有名的队伍也发现同样的结果。两个不同的实验得到同样的结果。这可要麻烦,这部要挖量子电动力学的老根儿嘛! 一个年轻人来到了德国。他原本在美国刚刚读了个博士学位。正好拿到福特基金会的奖学金。他就来到了欧洲核子研究组织工作。他就想是不是能再次测量电子的半径。在瑞士日内瓦。他显得形单影只,想搞这个实验的就他一个人。他决定是不是问问美国同行,看看能不能得到啥帮…
 
贝尔的不等式已经提出来了。但是因为对实验条件要求比较高啊。一时半会儿的很难去做实验。加之上世纪60年代中期,夸克理论出来了。大家兴趣都在那边儿。大家对于核子内部的结构比较关心。相对于量子力学基础理论的诠释这方面,并没有花太多的力气。这也是人之常情,大家认为不管你怎么诠释,也不妨碍继续计算。也不妨碍大型加速器去做实验。你能想象今天还有人会绞尽脑汁去设计实验来证明地球绕着太阳转吗?当然不会嘛。对于量子力学来讲,大家都已经习惯这种与经典力学完全不一样的模式了。还是留给少数的理论物理学家去慢慢讨论吧。包括贝尔在内,也不是在本职工作之内来搞出来的贝尔不等式。 可就是有人惦记着验证贝尔不等式呢。此人名叫克劳瑟,出生于物理学世家。他的父亲、叔叔、及家中几个亲戚都是物理学家,克劳瑟从小就听家人们在一起探讨争…
 
时间来到1964年。这一年东京举办了奥运会。标志着这个国家的重新崛起啊。 这一年也是量子力学很重要的一年。这一年发生了一件大事儿和一件小事儿。如今大事儿大家不关心。小事儿倒是成了不少人议论的话题。这两件事儿,基本上使我们后文书的两个主要的线索。 首先是夸克的发现。夸克模型于1964年由物理学家默里·盖尔曼和乔治·茨威格独立提出。当时大家碰到的一个情况是基本粒子太多了。出现了所谓的粒子动物园的情况。各种各样的粒子都出现了。五花八门的。他们都是基本粒子吗?要知道基本粒子就是不可再分的粒子。盖尔曼和茨威格就觉得不是这么回事儿。这两个人不是一起研究的。他们是分别研究这个问题。后来两个人分别提出了夸克理论。夸克这个名字是盖尔曼起的。茨威格本来起名字叫“Aces”,就是扑克牌里面的A。但是最后大家还是接…
 
1957年,李政道和杨振宁获得了诺贝尔物理学奖。苏联这边有一位科学家是愁眉苦脸的接连咳声叹气。这位科学家名字叫做沙皮罗。就在去年,1956年,他正在研究介子的衰变。他发现在介子的衰变中,好像宇称是不守恒的。他心里吃不准啊。就来找当时苏联最牛最牛最牛的大物理学家朗道。朗道一听他的想法,当时就觉得不靠谱儿啊。宇称怎么可能不守恒呢?由科学史评话
 
中学物理课上少不了要做实验。实验室的老师总是怕孩子们一不小心搞出啥篓子来。当然啦,物理实验还是比化学实验稍微放心一点儿。化学实验要么怕啥化学药品出问题。要么怕孩子们毛手毛脚的打碎了烧杯试管之类的。到了大学以后呢。大家都是成年人了。这方面倒是不必担心了。但是有这么一位,到了实验室以后,弄不好就劈啪作响。笨手笨脚的。总要出现一些不大不小的事故。他在实验室搞了20个月。不到两年的时间吧。他是彻底没信心了。他感觉自己还是不适合做实验。这人是谁呀?他就是我们都很熟悉的杨振宁……由科学史评话
 
施温格跟着老师莫兹常去哥伦比亚大学听讲座。施温格倒是不客气,趴桌子上就睡了。上边讲座的拉比教授就看见这孩子了。他就奇怪啊,这孩子大老远的跑来睡觉的吗?拉比教授就是我们上次提到过的那个发现核磁共振的那位。这位拉比教授可是眼光独到,跟一般人不同啊。他下来就问莫兹老师,这孩子叫啥啊?莫兹就告诉拉比,这孩子叫施温格,可聪明啦。后来,莫兹老师去找拉比讨论问题,就带着施温格。让然在一边旁听。不过这孩子还是老打瞌睡。他们讨论的正是当时比较热门的EPR问题。莫兹跟拉比讨论到一半,卡壳了。有个物理量,他们搞不定。这时候,施温格揉揉眼说话了,他说EPR这篇论文他看过,这个量其实不难搞,说吧就Tang Tang Tang Tang得一顿解释。三下五除二就给解决了。拉比惊呆了,心说他上那所烂大学简直是埋没人才啊。不…
 
这回我们从几个日本人开始讲起。也顺便补充一下强相互作用的内容。为啥说补一下呢?那是因为对于强相互作用的研究其实在30年代就开始了。但是我们前边讲的主线是量子力学的创立,以及不确定性引起的论战。爱因斯坦和玻尔隔空对阵,还有薛定谔带着宠物猫登场。后来就是二战爆发,大家的注意力都在原子弹的研究上。我实在是一张嘴讲不了两家事。现在原子弹工程已经过去了,而且战后的物理学发展也跟强相互作用有关系。那么咱们就把这事儿给补上。 就在查德威克发现中子以后,大家都很好奇,原来原子核是质子和中子构成的。中子是不带电的,彼此抱团是不成问题的。但是质子是带正电的,彼此之间是相互排斥的。到底是什么样的力量在起作用。能够抵御电磁力的作用呢?其中就有一个人对此很着迷,以至于辗转反侧睡不着觉了。这个人就是日本的汤川秀树。汤川…
 
奥本海默可是美国原子弹工程最大的功臣之一啊。他战后拿的荣誉不计其数。勋章就拿了有一大打。奥本海默获得的的各种头衔儿有二十几个。好多啥荣誉证书啊,表扬信啊。那是收了有一大柜子。还有专门的秘书人员来帮他整理这些东西,还从报纸上剪下一堆的剪报。都是有关奥本海默的。说实话,奥本海默自己也有点儿飘飘然。他做学术研究的时间也是也来越少了。他还到处做学术访问。显然是个大忙人啊。带着夫人跑来跑去。欧洲去了一趟,南美再跑一趟。名气大嘛。到处都有人请他啊。他的科学家朋友,还有那些同事。都发现最近奥本海默抖起来了。回来说话的架势都不一样了。他经常眉飞色舞的跟同事说,自己刚跟艾克聊过天。艾克是谁啊,艾森豪威尔,欧洲盟军总司令啊。前些天还跟乔治见过面,乔治是谁啊,乔治马歇尔。陆军参谋长,后来当过国防部长,国务卿。这都…
 
海森堡他们一大堆的德国核计划专家,被英国人友好地请到了英国。你敢不去,不去也得去。这事儿你说了不算。英国人找了个地方,是一个叫做农园堂的庄园。一栋小洋楼,大伙儿住着还挺舒适。对面老远的地方,那是英国人住的地方。人家负责警卫工作。时不时有英国人来问问他们有关德国核计划的事儿。但是大部分时间,他们还是很无聊的在屋里待着。看看书看看报,还可以听广播。但是想出门,那不行。只能在庄园里蹲着。他们没事儿就聚在一起聊天。能聊啥呢?还不是有关核计划有关的事儿啊。他们都是参与核计划的专家啊。 英国人就在房子里到处装了窃听器。就是偷听他们谈话。想了解更多的有关德国核计划的内幕情况。英国人那是全方位的窃听啊,还有人做录音。反正他们说话聊天,不管是啥内容,统统录下来。我们现在能看到的那段时间的资料,都来自英国人的录…
 
上文书说到,约里奥居里看见一个美国人。好像看着眼熟啊。来者是谁?其实我们以前提到过这个人。此人正是电子自旋发现者之一的高斯密特。当年,高斯米特和乌伦贝克两个人一起发表了一篇论文。论文发出去以后,这二位提心吊胆的。当时两位还请洛伦兹老爷子给把把关。洛伦兹老爷子闷头算了好几天,告诉他们。电子是不可能转动的。否则电子表面转速讲超过光速很多很多。这两个年轻人一想,完了完了。这下糗大了。他们的老师埃伦费斯特还安慰他们。年轻人嘛不干上几件荒唐事,哪能叫年轻人啊!不要紧的。哪知道,他们的论文一发表。海森堡头一个给点赞,不得了啊。这两个人还有点儿受宠若惊的样子。后来大家才知道,电子的确是有角动量的,但是不能像洛伦兹老爷子那样当成普通物体的旋转。电子的角动量是內凛角动量。是粒子的基本属性之一。这个自旋,恰好就…
 
美国人花了150万美元来造反应堆。世界顶尖的科学家们在干着体力活。轮班24小时搬石墨块,堆出了一个500吨的庞然大物。一帮子科学家站在安全区域。其实大家也不知道这地儿到底是不是安全。反正离远点儿。费米拿着个计算尺,看着中子计数器的读数。1942年12月2日上午10:37。费米下令,把控制棒提出来。开始核反应堆的第一次运转。随着控制棒一点点儿的提起来。中子计数器的开始孜孜嘎嘎的作响。声音越来越大,而且噼啪声越来越密集。记录纸带上笔尖划出了一条向上的曲线。大家心里都没底啊。首先一个问题是链式反应到底能不能持续下去。会不会噼啪响一阵子最后没动静了。还有一个问题是假如能持续进行下去。会不会愈演愈烈最后失控。大家心里都没底啊。一群年轻人组成的敢死队站在核反应堆上,手里拎着几大桶含有镉元素的溶液,万一反…
 
海森堡对哥本哈根那是相当熟悉啊。毕竟在波尔老师那里学习工作好多年。波尔老师住的嘉士伯荣誉公寓,海森堡也是很熟悉。因为他在波尔老师家住了真不是一天两天啊。当年自己是个大男孩,20出头,现在自己已经到了不惑之年了。如今已经物是人非,丹麦已经亡国。正是拜海森堡的祖国德国所赐。师生两人变成了是侵略与被侵略的关系了。海森堡已经是党卫军的官员了,而且是核计划的技术负责人。师生两人的这次见面。气氛相当的凝重。双方都没对外人透露谈话的内容。在场的也就是海森堡和波尔。至于谈话的地点,双方有不同的回忆。海森堡后来回忆说是在大街上遛弯儿,一边遛弯儿一边谈。波尔回忆是在屋里。办公室里边谈的。后来又科学史专家考证。他们是在一个公园里面散步。反正最后也没统一的说法。双方后来公布出来的材料,基本是相互对不上茬的。双方后来…
 
打个通俗的比方。我扔出两个硬币,两个硬币向相反的方向飞出去了,一个在我这边,另一个飞到了宇宙另一边。两个硬币都在乱转,是正是反还没决定呢,处于叠加态。我拿手按住一个一看,是正面朝上。这一瞬间,宇宙另一头的那个硬币立马知道了。立刻趴下来反面朝上。它怎么知道的?爱因斯坦他们三个以及后来的波姆都觉得这是是不可能的。背后一定有个我们还不知道的东西在捣鬼……由科学史评话
 
1933年,诺贝尔奖委员会决定,把1932年的诺贝尔物理学奖颁发给海森堡,表彰他在量子力学方面的开创性贡献。诺贝尔奖经常跳票果然是名不虚传。这次又是延期颁发的。同时决定,这一年,也就是1933年的诺贝尔物理学奖颁发给薛定谔和狄拉克。量子力学的三个主要的奠基人皆大欢喜,一起拿了诺贝尔奖。海森堡还有点儿纠结,要是他拿了薛定谔不拿,他心里过意不去。一听说薛定谔和狄拉克分享1933年的炸药奖。他可算松口气。海森堡就是德国培养出来的一个标准的好孩子。狄拉克不爱出风头。这人比较腼腆啊。就怕上台讲话啦,出名露脸啦。这些他都不擅长。他就问剑桥大学的卢瑟福啊,这个,诺贝尔奖能不能不去拿啊。这玩意儿要是一拿,我就出名了。这玩意儿我承受不起啊。又要上报纸,又要讲话。我不喜欢这玩意儿。卢瑟福一听,这娃娃胆子小啊。这…
 
查德威克是英国柴郡人士,原来是卢瑟福的学生,后来工作很出色,现在是卢瑟福的副手。消息传到了剑桥大学卡文迪许实验室。查德威克可就听说了这件事儿。他就来找卢瑟福讨论这事儿。卢瑟福在原子核方面那是造诣颇深啊。十几年前,卢瑟福就做过一个实验。就是用Alpha粒子去轰击氮气。结果发现居然有氢原子核跑出来了。卢瑟福就断定,这个氢的原子核,应该是个最小单位了。其他比它重的原子核,都应该是由这个基本的微粒构成的。他就把氢原子核,命名为质子。来自于希腊语“第一”的意思。但是卢瑟福的这一个发现惹出来另一个麻烦。按照卢瑟福的想法。原子的大部分质量都在原子核上面。氢的原子核就比电子大了1700多倍。那么核外的电子个数就应该跟核内质子的个数是一样的。因为带电相反,一个质子抵消一个电子。这样原子核才是中性不带电的。那么…
 
“诸位请上眼,瞧一瞧看一看啦!这个实验装置将证明测不准原理是不靠谱儿的。完全可以测得准啊”。爱因斯坦画的是啥呢?他画了一个方盒子。在一边有个小闸门,由一个机械钟控制。只要设定好时间就能自动打开闸门。盒子里面有辐射物质。会放出光子。爱因斯坦向大家解释这个思想实验的原理啊。海森堡玻尔他们提出的不确定性原理讲到,时间Δt和能量ΔE是不能同时测量准确的。你测准了能量就测不准时间,你测准了时间就测不准能量。他们想同时测准这两个值的确不方便。那好吧,我就分开测啊。比如,现在闸门是个很精确的机械钟控制。到时间就开,放出一个光子。那么Δt肯定是知道的。啥时候开闸门那是提前设定好的。光子飞出来一个,那箱子质量就变轻了。可不是吗,光子也有动质量的嘛。这个箱子轻了多少,我们当然有办法测量出来。那么也就是说ΔE就可…
 
泡利说中了,狄拉克的确有当先知的资格。在1928年,狄拉克推导出了狄拉克方程。狄拉克方程这么一算,自然而然就推导出了粒子的自旋,不需要额外的规定。而且狄拉克方程干掉了负概率的问题。这个问题解决了。但是负能量的问题没解决。狄拉克方程还是会计算出负能量。大家就开始一个头两个大了。正能量的解好办啊,在狄拉克看来这不就是电子嘛。电子总是要从高能态跳到低能态,然后辐射出光子。假如不存在负能量的解,那么能量最低态,也就是0啊。电子从高能态跌向低能态,总还有个底啊。假如可以存在负能量的状态,那么低能态可不存在托底的。负数可以一路滑向负无穷,那么电子可以辐射出无限的能量啊,这不变成永动机了嘛!那能量守恒不就完蛋了………
 
1927年的索尔维会议。本来讨论的主题是“电子和光子“。但是大家主要的精神头都放在了量子的不确定性原理上了。一共请了32个人参与。有不少人都是炸药奖得住啊。大体上物理学界的牛人都来了。洛伦兹是大会主席啊。要知道这位是真正的年高德勋的长者。而且他会好多国家的语言,他当大会主席是最合适不过了。他算是老一代经典物理学家的代表,普朗克跟他差不多。剩下的人大概分了三拨人,比如以居里夫人为首,那是实验物理学家。他们关心的是做出了什么样的实验,得到什么样的实验结果。比如康普顿、布拉格、劳埃、德拜。这帮人是搞实验的。他们在这次会议上基本属于围观打酱油的。这次索尔维会议的主力军是玻尔为首的哥本哈根学派。领头的是玻尔。得力干将自然是海森堡、泡利、玻恩、狄拉克等等,他们是一伙的。剩下的就是他们的反对派了,为首的就…
 
玻尔扛着滑雪板走人了。海森堡自己也陷入深深的思考之中。薛定谔的波函数是连续的。自己的矩阵是不连续的。两个公式居然都对。狄拉克泡利和约旦都计算了两者的转换。但是这又意味着啥呢?自己早就已经否定了连续的轨迹了。一切都以可观察可测量的东西为基础。那些测不到的东西,就不能当回事儿啊。这个电子的运动可以测量吗?照理说用威尔逊云室是可以测量的。但是威尔逊云室真的是看到了电子的轨迹吗?其实不是这么回事儿。那是一连串的蒸汽凝结。而不是电子本身。按照矩阵的计算方法。那是不满足乘法交换律的。那意味着啥呢?假如先测量位置在测量动量,跟先测动量再测位置。得到的结果是不一样的。海森堡吓了一跳啊。这麻烦大了。就好比你先称体重120斤,再一量身高1米65。然后换一换,先测一下体重,怎么变成150斤了,再测身高1米78。这…
 
就在他们这边儿在搞矩阵力学的时候。另外一个人还在折腾波动方程呢。此人就是前提到过的那个薛定谔教授。薛定谔在德布罗意物质波理论的基础之上就开始推导。推导进行的也是很困难。这东西该从哪儿下手啊。薛定谔吃不准啊。在这时候,薛定谔还闹家务事,后院起火。老婆闹着要跟他离婚。已经叫嚣了好久了。最然他俩没有啥具体行动。薛定谔心里还是烦闷不已。他决定,圣诞节去山里滑雪。自己一个人去太没意思了。他写信给了维也纳的一个旧情人,让她陪自己一起去滑雪。这就成了量子物理学史上的第一个不确定。这个陪着她、他去山里滑雪的的女士到底是谁?史学家和八卦小报记者都没考证出来。大家都不知道她是谁。薛定谔跟妻子吵架闹离婚。那一定带的不是他妻子。好像也不是当时大家都知道的那个情人。薛定谔一生情人太多,大家也都不太数的过来。这也是他妻…
 
海森堡于是就开始抛开圆轨道概念。开始了另外一条道路的探索。那好吧,海森堡需要先画个表格来统计一下能级。这也好理解啊。现在大家在大城市里面坐公交车或者地铁的时候。假如是分段计价的。那么经常会看到一张大表格。横坐标是起点,纵坐标是终点。你找好起点终点。总可以在表格里面看到车票的价钱。海森堡其实也就是这么干的。电子跳来跳去,总要有不同的能级吧。其实道理也就跟公交车地铁不同站之间的票价是一回事儿。从这个能级跳到那个能级,会放出什么样频率的光。那么应该是个大表格。这个表格就放进公式去计算。动量一张表乘上位置一张表。这个大表格怎么计算啊。那可麻烦了,表格跟表格之间怎么相乘啊。海森堡没办法,自己推导吧。可算解决问题。最后推导出了表格之间的乘法算法。好在是在海岛上这么凉快的环境。要是换了别的地方,恐怕那就一…
 
事情是这样的,索末菲的学生德拜,来到苏黎世工业大学任教。这个德拜研究偶极矩很出名,现在偶极矩的单位就用德拜的名字来命名。他还对X射线粉末照相有过很大的贡献。不过呢,这些跟普通人的生活想去甚远。倒是他在美国的实验室1960年的一个发现对大家的生活很有用处。那就是活化的陈皮粉,对甲醛有吸附作用。 这个德拜在苏黎世主持一个物理学术研讨会,德拜是主持人啊,经常找各路牛人前来交流。这一回,从维也纳大学来了一位薛定谔教授。德拜就问啊,最近再搞些啥玩意儿啊?薛定谔说我正在看爱因斯坦玻色统计方面的文章啊。德拜就问这玻色是哪儿的?薛定谔说这个人好像是个印度人啊。他最近跟爱因斯坦一起搞的那个统计分布。好像跟麦克斯韦-玻尔兹曼分布不一样啊。爱因斯坦在统计物理方面也有建树啊。那当然了,牛人嘛。爱因斯坦好像提到了德布…
 
爱因斯坦打开这篇论文一看,署名是一个叫德布罗意的人。看着名字好像挺眼熟。就是想不起来在哪里见到过。爱因斯坦是贵人多忘事啊,当然也因为隔了十几年了。他当年参加第一届索尔维会议的时候,有一位大会秘书,就姓这个德布罗意。他叫莫里斯德布罗意。大会秘书嘛,说白了就是负责记录抄写整理各位物理学大牛的发言啊。这位德布罗意秘书整整抄了好几大本儿。他自己也是一位研究X射线的物理学家。当然资格不够,没能正式参与讨论和发言。但是他心里清楚,这些大牛的发言记录那是非常珍贵的,他就整理好了,放家里收藏起来了。偏巧啊,他弟弟非常喜欢看书,就把这份儿会议记录给翻出来了。一看啊,俩眼就发直了。天哪这物理学也太有意思了。弟弟叫维克多德布罗意。 要知道弟弟是个文艺青年,特别喜欢文学和历史,那时候是个标准的文科生。但是德布罗意家…
 
要说泡利这辈子最佩服的人,大约只有三个半。对于师弟海森堡,那是佩服一半。算是半个人。因为海森堡的物理直觉极强,眼光独到,瞄准一个点上就能有突破。泡利在这点上是十分佩服的。但是嘴上依然不服。然后就轮到排第三的爱因斯坦了。虽然经常火力全开,闹的爱因斯坦招架不住。但是毕竟爱因斯坦是一代宗师。1945年泡利获得诺贝尔奖的时候,爱因斯坦他们一伙儿同事在普林斯顿给泡利搞了庆祝,泡利感激的不行。爱因斯坦在他心中的地位还是很高的…… 爱因斯坦排第三位。排在第二位的人,那就是玻尔。爱因斯坦不同意不确定性原理。玻尔基本上跟泡利是同一阵营的。而且玻尔还是泡利在事业上的以为重要的导师。这个后文要提到。 那么泡利最敬重的人是谁呢?那就是他授业的恩师索末菲。索末菲很威严,也很和蔼。泡利那么狂傲的人,见了索末菲,立刻就拘…
 
爱因斯坦拿了诺贝尔奖以后。他的一堆伙伴们都向他祝贺。他在德国有一大堆的同事啊,普朗克啊、能斯特啊,玻恩啊。特别是波恩,波恩跟爱因斯坦的关系特别好,因为俩人是同一个民族,波恩也是犹太人。波恩也是闵科夫斯基的学生,博士导师是希尔伯特。他还到剑桥大学跟汤姆逊一起学过一段时间。玻恩这几年在哥廷根大学任教。他收了一位助教。过去是他的学生。这位助教很年轻的,算是20世纪的同龄人,那算起来还是位00后,1901年出生的。这位助教不是别人就是后来大名鼎鼎的海森堡。 海森堡的经历可不一般。他父亲是研究东罗马帝国历史的历史学家,而且是希腊语方面的专家。他父亲在慕尼黑大学任教。海森堡从小在慕尼黑长大。跟爱因斯坦算是老乡。爱因斯坦的童年也是在慕尼黑渡过的。虽然爱因斯坦对他上的中学印象很差。海森堡在著名的慕尼黑麦克西…
 
1914年是不平静的一年。因为第一次世界大战在这一年开打了。毫无疑问这事儿谁也绕不开啊。科学界也不例外。德国一大票物理学家就在支持战争的《93号声明》上签了字。呼啦超各界名人超过3000人在上面签名。普朗克、奥斯特瓦尔德、伦琴、维恩、能斯特。这都是物理学家。化学家哈珀,这位是毒气战的始作俑者。还有数学家克莱因。普通人知道他,是因为他提出的克莱因平面。后来以讹传讹变成了克莱因瓶。有兴趣的可以去查一下梅比乌斯带和克莱因瓶。 就是这么多科学界的大牛,都支持德国开战。有没有反战的呢,有啊。爱因斯坦就反战。他从小不喜欢战争不喜欢军人是出了名的。为此还不惜退学啊。详细情况大家可以翻找我前一个系列《宇宙大爆炸》开头的几段音频。那里面详细讲述了爱因斯坦从小到大的经历。他为了不当兵,不惜退学。 哈珀是化学家啊…
 
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…
 
19世纪的后半叶,那是个大亨辈出的年代。以美国为例,先后出了铁路大亨范德比尔特、石油大王洛克菲勒、钢铁大王卡内基。欧洲这边也出现了一大堆的工业巨人。比如那个炸药大王诺贝尔。等到二十世纪初。这帮子大亨都已经垂垂老矣。他俩就开始比赛搞慈善,卡内基甚至说啊:“一个人在巨富中死去是一种耻辱”。可劲儿花钱,活着一天就捐一天。洛克菲勒也是这样,捐的比卡内基还多,因为它活得比卡内基长。欧洲这边,诺贝尔早就去世了。遗产里面拿出钱来搞炸药奖啊。奖励和资助科学家。比利时的一位实业家一看,完了完了,被诺贝尔抢先了。他也想设立奖金,用来奖励科学家啊。但是诺贝尔抢先了。他再搞,有点山寨的意思,这不就显得low了吗。有人就指点他啊,诺贝尔偏重实践,你不妨来个偏重理论。咱们也要搞差异化嘛。还有一点,弄贝尔不赚便宜啊。他死…
 
1905年,那是热热闹闹的一年。在东方,这是大清光绪三十一年。这一年在东北的土地上发生了日俄战争。俄国人打输了。全世界都为之侧目,欧洲大鼻子败给了亚洲小鼻子。俄国国内也就开了锅了,整个俄国一片混乱,到处有罢工、暴动。史称1905年革命。这一年,同盟会在日本成立,国内也开始开工建设我国自主修建的第一条铁路京张铁路。 这一年在物理学史被称为奇迹年。因为一个在伯尔尼专利局工作的年轻人接连发表了5篇论文。在后世的人看来,那是每一篇都精彩。特别是其中那一篇划时代的文章。《论运动物体的电动力学》,那是直接开创了一门全所未有的运动学,狭义相对论。详细情况可以去听我以前讲的《宇宙大爆炸》系列,那个系列重点讲相对论。这里我们重点要讲的,是另外一篇论文-《关于光的产生和转化的一个试探性观点》,这篇论文是量子力学…
 
1900年这一年的4月27日,开尔文勋爵在英国皇家学会做了一个报告。他对自己的报告赶到很满意。次年,也就是1901年的7月他发表了这个报告的整理版本。他整理这个报告花了好长时间。1901年2月2日,他还写了个补充说明。他说这篇文章那是在报告的基础之上加了大量的材料编写而成的。可见开尔文勋爵很上心。 在这篇文章里面,开尔文勋爵描述了物理学界那著名的两朵乌云。一个是以太和有质体的相对运动问题。其实这个问题,就是著名的光速不变问题。那时候大家普遍都认为电磁波是在以太里面传播的。那为啥我们感觉不到以太的存在呢。要是地球在绕着太阳运动。那以太是跟着地球走,还是不跟着啊?这个问题在当时闹的一大堆人寝食不安啊。迈克尔逊和莫雷做的实验表明,以太相对地球是静止的。那不对劲了。地球何德何能啊,以太居然相对地球不…
 
有一个当时不太出名的德国物理学教授。接待了一个来自灯泡厂的老板。人家要求他帮忙啊。看看灯泡烧到多少温度,是最合算的。发光效率最高。能够最有效率的把电能转化成光能。这个不太出名的物理学教授,名叫普朗克。普朗克一听,立刻明白了,这个问题,其实就属于最基本的一个物理学问题叫做黑体辐射问题。他刚好对这个问题很感兴趣啊。这也是电磁学领域的一个难题。普朗克的老师,那就是我们前几回提到过的那个基尔霍夫,他就是黑体这个概念的提出者,也是最早开始研究的人。他挖了一个大坑啊,结果一堆人掉里面了,其中就有前文讲过的瑞利勋爵。不过说来也巧,把这个大坑给填上的正是他的学生普朗克……由科学史评话
 
我们今天要提到的这位,条件比法拉第要优越多了。法拉第是出版商家的学徒。这位小朋友他爹是出版社的老板。人家术业有专攻啊,家里出版社不出别的书,专门印刷大学的课本。一来二去的就跟大学教授都混熟了。真称得上是谈笑有鸿儒,往来无白丁。大家一看,你家孩子太聪明了。这么小岁数。这么大部头的书都能往下啃啊。各位教授学者都对这家的孩子喜欢的不得了。这孩子也真争气啊。14岁就考上了曼彻斯特大学。1876年,人家就保送到剑桥大学三一学院。那年人家才21岁。1880年就在剑桥大学获得学位,然后就留校任教了。 剑桥大学的卡文迪许实验室。那是大大有名啊。首任卡文迪许物理学教授,就是一代宗师麦克斯韦。麦克斯韦1879岁的时候,英年早逝。去世的时候仅仅48岁,正值壮年,算是非常遗憾的事情。于是呢,第二任卡文迪许物理学教授…
 
贝克勒尔是在一次大会上和庞加莱相遇的。伦琴给庞加莱写了信,还寄来一张X光照片。正赶上法国科学院开会,庞加莱就向大伙展示了。这张照片。大家瞧一瞧看一看啦,伦琴拍摄的透视照片啊。贝克勒尔就来了兴趣,他就问庞加莱,这射线怎么搞出来的。庞加莱说,可能是阴极射线照到金属阳极上,给轰出来的。贝克勒尔心眼儿一动。这东西好像跟我们家传的绝学很相似啊。他家研究荧光的。他爷爷、他老爹都专门研究荧光现象。也叫做磷光现象。古人不懂啊,以为是鬼火。其实就是磷化氢发生的自燃的现象。但是但是词语留下来了。大家管黑暗处发冷光的现象都叫磷光,现在一般叫做荧光现象。贝克勒尔他们家,就对这种荧光现象有研究。他老爹就发现,某些铀矿石会发出荧光。 贝克勒尔已经发现了,这些铀矿石在太阳底下暴晒一顿,然后拿回黑暗处就会有荧光发出来。这个…
 
1907年,圣彼得堡寒风凛冽,一大群人走在冰冻的街道上。气温足有零下二十度,一大帮子学生为他们的老师举行葬礼。就在前几天,俄历1月20日,一位伟大的科学家与世长辞。换算成公历的话是2月2日。马路两旁也聚集了不少的人群,年轻人走在最前边,手里举着一个大牌子,大家可能听过相声白事会啊。我国当年出殡也有这个习惯,长子抱着死者的遗照走在最前面。后边跟着一大溜人。我国是特别热闹,吹吹打打的。俄国的风俗习惯可不这样儿,人家安静着呢。其他国家上也都差不多,没那么热闹。奇怪的是,这次最前面的大牌子上不是遗像花圈,而是一个个的方格子,上面写着H、Fe、Zn……。 现在只要学过化学的人都知道,这都是化学元素符号啊。 H那是氢, Fe那是铁、 Zn,那是锌。怎么出殡还跟化学搭上边儿了呢?因为刚刚去世的就是伟大的科…
 
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