第533章 概率波！量子力学最神秘概念！终现

    第533章 概率波！量子力学最神秘概念！终现！惊世骇俗！全场轰动！
    在众人的骇然目光注视下，李奇维心如止水，泰然自若。
    从今天开始，量子力学将真正挑战人类的认知极限。
    你若是信，那你就能理解量子力学。
    你若是不信，你就永远不能理解量子力学。
    一切的一切，都要从第三种波开始。
    锐利的眼神扫过在场众人后，李奇维开口了。
    “一个月前，玻恩教授曾经发表过一篇论文，不知道在座诸位有谁看过。”
    “那篇论文的题目是《散射过程的量子力学》。”
    “它是基于海森堡的矩阵力学，通过研究粒子在散射过程中的行为，来研究粒子的间断性质。”
    “其中有一个现象非常有意思。”
    “论文中，玻恩记录下散射后的粒子在某一个方向出现的概率。”
    “我猜想，他这是仿照矩阵力学对于光谱强度的研究思路。”
    玻恩闻言，神色一动。
    这篇论文是他在研究矩阵力学时，附带写的文章。
    论文甚至没有发表在《自然》上，而是发表在了德国本土的物理期刊上。
    他没想到竟然会被布鲁斯教授关注到。
    一时间，玻恩有点受宠若惊。
    只是他有点疑惑。
    “这篇论文有什么特殊性吗？”
    除了玻恩本人，在场的只有海森堡看过那篇论文。
    不过，他同样也是一头雾水，不知道布鲁斯教授有何深意。
    他朝着玻恩看了一眼，后者轻轻点点头，然后又摇摇头。
    二人都不明白。
    至于其他人，都没有看过这篇论文，纷纷摇头。
    因为很明显，这是一篇和矩阵力学相关的论文。
    在波动力学大行其道的情况下，关注它的人肯定较少。
    这时，海森堡说道：
    “教授，我看过那篇论文。”
    “但是它和您说的第三种波有什么关系呢？”
    李奇维微微一笑，继续说道：
    “当然有关系。”
    “玻恩自己都没有发现，他这篇论文蕴含着多么震惊的发现。”
    说罢，李奇维打开了玻恩的论文。
    “各位请看。”
    “在散射实验中，玻恩只把粒子的各个方向的概率列成向量。”
    “他想通过矩阵来研究这个概念。”
    “但是。”
    “如果我这时把波动力学的概念引入进来。”
    忽然，李奇维提高声音，仿佛有一道熟悉的影子附体。
    众人立刻感受到一种来自神秘东方教师的恐怖威压。
    “注意看，我要变形了！”
    “我把粒子散射方向的概率，和波动方程中的波函数ψ联系在一起。”
    “就会得到这样一个结果：粒子在某个方向出现的概率，和波函数ψ的平方成正比！”
    “这意味着，波函数ψ描述的电子波，并不是像水波那样的机械波。”
    “ψ描述的是电子在空间中分布的概率波！”
    “所以我认为，薛定谔所说的只有波的观点是错误的。”
    “电子具有波粒二象性，但其中的波动性，不是已知的机械波或者电磁波。”
    “而是一种全新的波，第三种波，【概率波】！”
    “波函数的模的平方|ψ|代表了电子在某个时刻，空间某个位置出现的概率！”
    “即：电子在各个地方出现的概率，像一个波！”
    轰！
    话音刚落，全场骇然！
    所有人瞪大了双眼，仿佛看到了生平最不可思议的事情。
    “概率是个波？”
    “老天啊！这怎么可能呢？”
    玻恩的一双眼睛几乎要喷出火焰。
    那是智慧之火！
    他没想到自己的论文竟然能得出如此惊世骇俗的观点。
    这太可怕了！
    德布罗意心神震荡！
    刚刚布鲁斯教授才证明波动力学和矩阵力学等价。
    结果反手就抛弃了薛定谔的波动说。
    布鲁斯教授支持的是波粒二象性！
    这点和德布罗意是相同的。
    只不过这个波粒二象性中的波实在有点匪夷所思。
    德布罗意想象不出，电子出现在各个地方的概率，怎么会是波呢？
    波是描述物质运动状态的函数。
    概率又不是运动，怎么会形成波呢？
    不仅是德布罗意，所有人都百思不得其解。
    忽然，普朗克、爱因斯坦、玻尔等不少人神色震撼。
    “概率？”
    他们想到了一件久远且相关的事情。
    在第二届量子论会议上，玻尔阐述了旧量子论的核心：量子轨道模型。
    在玻尔的理论中，电子有轨道和跃迁的概念。
    电子从低能级可以跃迁到高能级，同样也可以从高能级跃迁到低能级。
    当时，就有人提问：
    “电子在跃迁时，它怎么知道自己要跃迁到哪个能级呢？”
    “是什么物理因素决定了电子的跃迁行为？”
    玻尔没有回答出来。
    最后，是布鲁斯教授提出了一个极为大胆的想法：
    “电子以概率的方式随机跃迁！”
    那时候，没有人认可这个观点。
    因为它太匪夷所思了。
    概率这种虚无缥缈的东西，怎么能用来描述精确的物理世界呢？
    虽然热力学中也有概率统计的说法。
    但那是针对大量分子的热运动，给出的宏观分析。
    从本质上看，每个分子的运动状态都是确定的。
    只不过由于数量太大，没有办法全部列出它们的运动方程，所以通过概率统计的方法进行描述。
    因此，热力学中的概率和电子跃迁的概率，完全是两种概念。
    前者很容易理解，而后者则颠覆了人的三观。
    到今天之前，物理学界都还没有对电子跃迁的概率行为达成共识。
    幸好，跃迁本身对于旧量子论的应用而言，没有什么太大的影响。
    所以，大家都默认不去讨论那个问题，遗留至今。
    但是今天，布鲁斯教授又提出了一个更加疯狂的想法：电子波的波动性竟然是概率波。
    概率论重出江湖！
    惊世骇俗！
    这已经超越了所有人的想象极限。
    众人完全不理解那是一种什么样的物理图景。
    “概率就是概率，怎么会和波有关系呢？”
    人群中，薛定谔已经完全呆滞了。
    他根本不敢相信自己听到的内容。
    “布鲁斯教授直接否定了波动说。”
    “波粒二象性才是正统！”
    “并且还提出了概率波这种惊世骇俗的概念。”
    “不可能，绝对不可能！”
    薛定谔陷入了自我迷惘之中。
    这时，玻恩带着巨大的疑惑，忍不住问道：
    “布鲁斯教授，我还是有点不明白。”
    “概率怎么可能是波呢？”
    玻恩恐怕是场上最激动的人了。
    但他也最冷静。
    他自己发表的论文自己很清楚。
    绝对没有和概率波有任何的关系。
    完全是布鲁斯教授靠着他那恐怖的物理直觉，硬生生凭空想象出来的。
    他担心自己的拙作，承载不了那么天马行空的思想。
    李奇维看着玻恩，心中感慨。
    真实历史上，玻恩的名气远远不如玻尔，甚至非专业的人都没有听说过。
    但是对于最最顶级的物理大佬们而言，玻恩其实才是严格意义上对量子力学贡献最大的人。
    一切，都是因为他提出的概率波！
    这个理论实在是太过重要了。
    可以说，是整个量子力学的基础的基础。
    哥本哈根诠释的核心，都是建立在概率波的概念之上。
    而现在，李奇维内心激荡。
    “这一世，量子力学的万般因果就由我来承担吧。”
    接着，他继续解释道：
    “我曾经在第二届量子论会议上，提到过电子跃迁是概率性的行为。”
    “可惜，目前学界还没有承认。”
    “当我在阅读玻恩的论文时，脑海中又迸发出那个想法。”
    “这一次，我自信我绝对不会错！”
    哗！
    众人骇然！
    这是何等的霸气侧漏！
    “对于概率波，我举个形象的例子来说明。”
    “假设现在这里有一个电子。”
    “它并非像薛定谔认为的那样，是一个真实的波动在空间里传播，就像水波扩散那样。”
    “电子本身还是粒子，但是它可以【同时】出现在空间中的【任何】地方。”（切记这两个词）
    “这时，有人会问：那么a点和b点，电子到底出现在哪里呢？”
    “答案就是波函数ψ。”
    “根据波动方程，我们可以求出电子的波函数ψ。”
    “ψ本身不代表电子出现的概率，它只是描述电子体系的函数。”
    “|ψ|才代表了电子出现在a点和b点的概率。”
    “比如，我们算出电子出现在a点的概率是0.9，出现在b点的概率是0.2。”
    “那么我们就可以说，电子出现在a点的概率，比出现在b点的概率大。”
    “而且更神奇的是，这种概率分布形成的波，能够像真实的波一样，发生干涉、衍射等现象。”
    “所以，薛定谔才会把概率波误认为是真实的波动。”
    “但其实，它不是。”
    “电子在a点的概率是x，在b点的概率是y，在c点的概率是z”
    “这些概率的分布，它的数学形式和机械波电磁波的波函数形式一样。”
    “所以，薛定谔才会自然而然地把电子的概率波认为是机械波。
    “通过这个理论，我们就能解释刚刚玻尔提出的那个问题。”
    “波动力学中，电子波是弥漫在整个原子空间内的，这一点薛定谔没有说错。”
    “那为什么还会出现分立的能级呢？”
    “很简单，因为我们观测到的能级，只是电子出现概率最大的地方。”
    “所以，它宏观表现出好像电子有分立的能级。”
    “但其实没有。”
    “能级本身并不存在，它就是一片区域而已。”
    “电子不是必须待在特定的轨道上，它可以出现在原子内的任意一处，只不过在各处出现的概率不一样。”
    “大家请看。”
    李奇维一边说，一边画图。
    “以氢原子为例，电子在原子核周围各处出现的概率是这样的。”
    “每个黑色小点都代表【电子出现在这里】，黑点的疏密程度就代表了电子出现概率的大小。”
    “黑点越密，电子在这个区域出现的概率越大；黑点越疏，电子在这个区域出现的概率越小。”
    “这些黑点看上去，就像是一片带负电的云状物笼罩在原子核周围。”
    “所以，我把它称为【电子云】。”（这就是电子云概念的来源）
    “电子云取代了旧量子论中轨道和能级的概念。”
    “电子并不是我们想象的那样，以一个小球的形态，在各个轨道上运动。”
    “电子是充斥在整个电子云内。”
    “凡是电子云覆盖的地方，电子都有概率出现，只不过概率大小不一样而已。”
    “以上，就是我对概率波的解释。”
    静！
    死一般的寂静！
    房间内鸦雀无声、落针可闻。
    所有人都被震撼的目瞪口呆，仿佛时间静止。
    匪夷所思！
    不可思议！
    难以置信！
    甚至是：感觉布鲁斯教授在胡扯！
    “上帝啊！”
    “这这可能吗？”
    “这绝对不可能啊！”
    “这个想法已经不是惊世骇俗了，而是超越了这世、这俗！”
    “布鲁斯教授太可怕了！”
    “这种理论根本不是人能想出来的。”
    很快，全场轰动！
    房间内爆发出一阵巨大的惊呼声！
    概率波的概念，让所有人都疯狂了。
    总结下来，它一共包含了三个核心观点：
    第一，电子等微观粒子具有波粒二象性，且波动性不是真正的波，而是指概率的分布不同。
    只不过概率分布的数学表达形式和常规意义上的波函数相同，所以形象地取名为概率波。
    比如假设机械波的波函数是f=x＋1这种形式，那么电子出现位置的概率分布也是f=x＋1。
    第二，电子的概率波就像云雾一样，弥漫在整个原子范围内，电子可以同时出现在任何地方。
    具体出现在哪里，取决于通过波函数计算出来的值，即|ψ|。
    根据薛定谔方程，只要求出t时刻电子的波函数，接着后续所有时刻的波函数都能求出。
    第三，概率波虽然不是真实的波动，但是它却可以像真实的波动那样，发生干涉、衍射等现象。
    比如两个电子波在一起，就可能发生干涉行为。
    这种干涉就好像是概率的迭加。
    可以说，在场的任何一个人，现在都不敢相信概率波理论。
    实在太吓人了！
    爱因斯坦喃喃自语：
    “不可能！”
    “绝对不可能！”
    “这岂不是说，上帝在掷骰子？”
    大家看懂没？
    我觉得我写的已经非常通俗易懂了。
    高中水平足以理解。
    (本章完)