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紧接着,薛定谔灵感爆发,提出了量子力学的第二个版本:波动力学薛定谔方程。
薛定谔之所以能提出波动力学,是受到了德布罗意的波粒二象性的启发。
这是另一段精彩的故事,涉及矩阵力学和波动力学的斗争,暂时不剧透哈。
使用波动力学,同样可以直接推导出电子具有前三个量子数。
但是对于物理学家而言,波动力学就比矩阵力学要友好太多了。
因为波的知识,可是物理学家的强项,大家都能很好地理解和计算。
所以,波动力学一出现,就力压矩阵力学,成为量子力学的主流版本。
同时也正因为此,海森堡和薛定谔就互相看不对眼了。
但经过一段时间后,大家发现,矩阵力学和波动力学,在数学上其实是等价的。
注意!在物理上却是不等价的!
两者都没有错,只不过是同一理论的不同侧面。
但不论是哪一个,都无法正确推导出第四量子数:电子自旋。
这时,狄拉克出手了!
他创造性地把狭义相对论和波动力学结合在一起,统一了狭义相对论和量子力学。
提出了震惊物理学界的狄拉克方程。
在这个方程中,狄拉克考虑了电子在做高速运动时的相对论效应。
通过它,就可以直接推导出电子具有自旋,且自旋量子数是12,同时也能推导出磁矩。
后来,就把自旋为半整数的粒子,称为费米子,比如电子等。
而自旋为整数的粒子,称为玻色子,比如光子,自旋量子数为1。
至此,电子的所有行为和属性,才有了坚实的理论基础。
这就是电子自旋推导的来龙去脉。
可以说,它贯穿了整个量子力学的发展历程。
在这个过程中,物理学家们对于量子世界的认识逐渐加深。
大家这才发现,神秘莫测的电子自旋,也只是量子力学的冰山一角而已。
还有很多不可思议的现象,它们比电子自旋更离谱。
比如:测不准原理、波函数坍缩、量子纠缠
于是,大家不再纠结,终于接受了电子自旋的不可描述性。
既然想不出来,把它当成电子的固有性质就行了。
同时也接受了其它的量子属性。
这就是量子力学的诡异之处。
越到深处,越仿佛有一道无形的屏障,在阻碍着物理学家继续探索。
在量子世界中,很多东西,只能接受,不可理解。
别问,问就是我也不知道。
而在此刻,李奇维要想说服泡利,那只有一种办法。
“因为,以我布鲁斯·李的名义!”
“五年之内,我将证明电子自旋的正确性!”
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