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紫海文学

—— 68.德布罗意物质波(2) ——

重生物理大时代 · 爱吃玉米甜饼的叶菲儿
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光速不变,这是狭义相对论的重要结论之一。

根据爱因斯坦在相对论中提出的质能方程来看,当物体的速度接近光速时,它的质量会变得无限大。

单单按照速度而言,光速它是一个临界值,没有任何物体的步伐能够超过光速。

但面对玻尔的质疑,卢格安却胸有成竹。

“光速最快,这没错。”卢格安点点头,却转而反问道:“但玻尔,你似乎忘了一人前提条件?” ​​​‌‌‌​​

“前提条件?”

玻尔皱起眉头,用心反思了一遍后,依然不得其解,疑惑地追问道:“是什么?”

卢格安嘴角勾起一人弧度,说出了一人单词。

“信息!”

“信息?” ​​​‌‌‌​​

玻尔的眉头锁得更深了,口中反复喃喃着这个词。

“信息……信息……”

而卢格安则微笑着坐在一旁,好整以暇地点上一根烟,静静地等待着玻尔自己想明白。

光速是物质运动的上限,这是一个常识。

但却很少有人了解,它还有一人前提条件——那就是信息。
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狭义相对论对于光速不变的准确定义是:对于任何携带能量和信息的物质,光速是它们的运动步伐上限。


注意!这里所提到的物质,非得是要拥有能量和信息的!

在波动力学完全建立起前,几乎所有物理学家都不相信这世界上会拥有能量和信息的。

于是在这个时代,人们往往默认所有物质都无法超过光速。

这也是玻尔没有意识到这一点的原因。 ​​​‌‌‌​​

玻尔沉思了良久,这才举棋不定不定地开口问道:“你的意思是说电子波不携带任何实际的能量和信息,所以不违反相对论?”

“是的。”卢格安点点头,笑着说道:“如果说电磁波是向量波,而电子波就是标量波。我把这种不携带任何实际的能量和信息的波,命名为phase wave(译:相波)!”

玻尔听罢再次陷入沉默。

电子是一种波,或者说电子也具有波粒二象性。

这是多么大胆,多么天马行空的猜想? ​​​‌‌‌​​

更何况,居然还真的有人异想天开,用数学证明了电子的波粒二象性!

玻尔感觉自己的嗓子有点干涸。

他感觉自己犹如见证了一位恶魔的诞生!来自生物本能的恐惧,让他对这种理论天生排斥;但是来自人类灵魂伸出那种对未知近乎狂热的欲望,又让他忍不住去思考。

蓦然,玻尔突然念及一个可怕的问题!

“等等!海因里希,要是按照这种算法,岂不是所有粒子都可以用波来表示?”
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“嗯?”

卢格安诧异地看了一眼玻尔。

理应说不愧是世界顶尖的大物理学家吗?这敏锐到恐怖的物理直感,竟然一下子能看到这一步!

不过好在卢格安早有准备。

“是的,玻尔。”卢格安笑着点点头:“只要是m≠0的物质,就都具有粒子和波动的二象性。” ​​​‌‌‌​​

说着,卢格安从包里掏出了一张纸,递给玻尔。

玻尔颤抖着手,有些不敢去接那张纸,但还是压抑住心中的恐惧,将那张纸接了过来。

谁也没有料到会是这样的结果。

这是一篇简短的证明,通篇充满了卢格安式的简洁高效。

玻尔却没有心思去细细看前面的证明,一跃到结论部分。 ​​​‌‌‌​​

【通过证明,我们可得到:自由粒子的物质波也具有形式:Ψ(r, t) = Ψ0 exp(ik · r – iωt)。

并且其能量和动量也由普朗克关系(E = hν =h/2π*2πν = ћω)和爱因斯坦关系(P =h/λ*k0 =h/2π*2π/λ*k0 = ћk)与频率和矢波相联系。】

在结论之下,卢格安甚至还给出了在氢原子中做稳定运动的电子,所对应的驻波波形。
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