1900:游走在欧洲的物理学霸 第853节

  在当前这个时代,这样的女人简直是稀世珍宝。

  那些单身已久的汉子们早都垂涎三尺了。

  费米喝了一口汤,然后驴头不对马嘴地说道:

  “洪哥,我问你一个问题。”

  “既然自旋为整数的光子,它的统计规律不符合麦克斯韦-玻尔兹曼统计。”

  “那自旋为半整数的电子呢,它是什么情况?”

  洪特听后一愣。

  得!

  什么梅耶菊耶的,费米这家伙是一句也没听进去。

  对方的脑子里只有物理,没有女人。

  洪特见状,也就不再嬉笑。

  通过费米提的问题,他明白原来对方最近在研究最新的玻色-布鲁斯统计。

  量子统计可谓是最近很火的理论物理课题。

  它打破了经典统计力学的框架和结论,是量子力学独有的统计规律。

  洪特仔细思考了一会,说道:

  “光子因为不符合泡利不相容原理,所以它的统计规律和传统的麦克斯韦-玻尔兹曼统计有显著不同。”

  “但电子是实实在在的粒子,尽管它也有波动性,但从粒子角度看,当成小球也没什么问题。”

  “目前麦克斯韦-玻尔兹曼统计应用的很好,没有什么大问题。”

  “或许,自旋为半整数的粒子,并没有自己特殊的统计规律?”

  洪特觉得自己的逻辑没有问题。

  虽然麦克斯韦和玻尔兹曼统计的应用范围是原子和分子。

  但是电子和原子、分子没有什么本质的不同,都是微观粒子,只不过大小不一样而已。

  而电子和光子是有本质不同的。

  电子符合泡利不相容,它不能像光子那样,在同一个位置,无限叠加。

  因此,洪特觉得,电子的统计规律和原子分子应该是一样的,都符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布。

  这也是玻色的理论出来后,很少有人研究半整数自旋粒子的原因。

  大家默认这种粒子,和原子分子的表现不会有什么大的差别。

  研究意义不大。

  但是费米却不这么认为。

  “根据不确定性原理,电子的位置和动量是在随时变化之中。”

  “它不能被简化成热学里的那种小球模型。”

  “因此,统计大量电子的行为时,应该考虑其不确定性。”

  哗!

  洪特闻言一惊!

  他忽然觉得费米说的很有道理。

  麦克斯韦-玻尔兹曼统计描述的粒子体系是以原子为模板。

  对于原子而言,它的不确定性效应极弱极弱。

  所以,麦-玻统计可以近似地描述。

  原子没有自旋的概念,但是电子、质子却有自旋。

  这就是它们之间显著的差别。

  费米显然是想进行更精确地统计,而且是扩展到整个自旋为半整数的微观粒子。

  洪特兴奋地说道:

  “费米,我觉得你的想法很好。”

  “或许你也能像玻色那样,再提出一种新的统计规律!”

  “可惜我是搞实验的,对于这种纯理论的课题就不擅长了。”

  “这里面用到的数学知识,想想就觉得可怕。”

  费米听后,微微一笑。

  “放心吧,洪哥。”

  “我一个人可以搞定。”

  “况且还有玻恩教授在呢。”

  接下来十多天,费米灵感大爆发,沉浸在研究之中。

  “当从宏观观察,体系能量一定的时候,从微观观察,体系可能有很多种不同的分布状态。”

  “比如A区域有3个电子,B区域有10个电子,和A区域有5个电子,B区域有8个电子,它们形成的体系宏观状态可能是一样的。”

  “但是各体系的微观分布不一样。”

  “那么,体系的总状态数,根据电子的不确定性原理和统计原理,结合电子的电荷、质量等参数。”

  “计算可得为”

  “在这些不同的微观分布状态中,总有一些状态的出现几率特别大。”

  “其中,出现状态几率最大的分布为.”

  嘶!

  费米被这其中的数学震惊到了。

  实在太复杂了!

  “这真的会对吗?”

  理论推导完成后,费米迫不及待地找到玻恩,寻求意见。

  “教授,请您评价下我的这篇论文。”

  玻恩看见费米,心中微动。

  对方是他非常看好的年轻人。

  是哥廷根大学物理系,目前为数不多的,主攻理论物理的天才。

  玻恩对费米寄予厚望。

  于是,他接过论文,仔细地看了起来。

  越看,表情越凝重。

  半个小时过后,玻恩震撼不已。

  他甚至比之前看到量子遂穿效应还要兴奋。

  因为费米的成果是纯理论的突破!

  逼格天然高一等!

  玻恩的研究虽然偏向实验,但是他的内心一直向布鲁斯教授看齐。

  因为只有理论物理学才能指引物理的方向!

  从来只听过理论领先实验几十上百年,没听过实验领先理论太多年的。

  他激动地站了起来,说道:

  “费米,你的这篇论文绝对是重磅成果。”

  “你把不确定性原理融入到了量子统计之中。”

  “这是玻色-布鲁斯统计所欠缺的地方。”

  “而且,我刚刚通过计算发现,如果引入一些近似条件,你的统计就会退化成麦-玻统计!”

  哗!

  费米听后,惊呆了!

  原来大名鼎鼎的麦-玻统计,只是自己发现的统计方式的近似?

  这太惊人了!

  这时,费米忽然想到:

  “那对于自旋为半整数的粒子而言,在近似情况下,是不是也可以用麦-玻统计去分析。”

  玻恩说道:

  “很有可能!”

  “我们一起来算算看。”

  

  与此同时,量子研究所内。

  狄拉克在看完玻色的论文后,忽有所感。

  他的博士研究课题,就是利用统计力学研究白矮星。

  白矮星可以简单地看成电子系统。

  在那时,他已经注意到了,传统的麦-玻统计,不能很好地解释白矮星内部电子的统计情况。

  为此,他尝试把量子力学的理论引入其中。

  但由于当时概率波和不确定性原理还没有出现。

  所以,狄拉克的理论并不完整。

  他没有建立一个全新的,适合电子而非原子的统计规律。

  而现在,玻色的论文让他有了灵感。

  “既然光子有自己的统计规律,那么按理来说,电子也应该具有。”

  “而且这个规律要适用所有自旋为半整数的粒子。”

  狄拉克来了兴趣,他决定尝试解决这个问题。

  仅仅三天之后,他就推导出一个全新的统计规律。

  “原来如此。”

  “这里面需要用到不确定性原理。”

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