從全能學霸到首席科學家  第二百四十六章 波粒二象性的重要新成果?

類別: 科幻 | 超級科技   作者:首席設計師  書名:從全能學霸到首席科學家  更新時間:2022-06-06
 
莫非覺得這些公式里面有一些他們沒有注意到的角落?

這樣一想,這些年輕的實習研究員們頓時覺得有一個出人頭地的方向出現了,要是他們能夠思考出來,再給林曉提供一些幫助,他們不就能起飛了?

于是他們也都發動起自己的腦袋瓜,想要思考出一些角落出來。

但顯然,他們冥思苦想半天,都沒覺得眼前的這些公式里面還藏著什么東西。

看到頭來,這些公式都始終只是這些公式而已。

他們不由苦笑,這和讓他們格物致知有什么區別?

盯著這個公式看,能夠看出什么花來嗎?

就在他們無奈的時候,林曉終于抬起了頭,說道:“接下來我們再試試干涉實驗,包括雙縫干涉實驗,等傾干涉、等厚干涉。”

“是!”

幾名實習研究員立馬應道。

不過,還有一名實習研究員主動問道:“林教授,這上面的公式模型,有什么問題嗎?”

有問題就問,是個不錯的好習慣。

林曉則是一笑,說道:“總感覺這些公式模型啊什么的,都能夠用一個統一的公式給聯系起來,大概就像是弦理論一樣……你們應該都知道,在m理論出來之前,物理學界有好幾種弦理論吧?而m理論證明了這些弦理論都是一種極限的情況。”

“而這些模型公式,是不是也都是某個統一的理論的特殊值,極限值呢?”

聽到林曉這么說,在場的實習研究員們都露出了茫然的表情。

這些公式也能夠像弦理論那樣被統一為一個理論?

雖然也不是沒有這種可能,但是……

抱歉,林教授,我們真的做不到啊。

看著他們茫然的樣子,林曉擺擺手,“算了,不說了,先準備實驗吧。”

“好的。”幾名實習研究員立馬動起了身。

林曉沒有在意這件事情,這幾位實習研究員們看不出來,并不意外。

畢竟,他的大腦開發度是達到了7.05,再加上5級的物理學以及物理大師光環,才讓他能夠看上幾眼后,就看出了這些公式模型背后存在著一種本質聯系。

當然,看出來了,并不代表就能寫出來,他更多的是一種感覺。

而來自一位頂級物理學家的直覺,往往都是很靈敏的。

而且,從這些公式所描述對象的性質上來看,能有一種東西將它們聯系起來,是很正常的一件事情,畢竟,這些東西始終都是波的運動。

就像是波動方程,波動方程是從麥克斯韋方程組中推導而出的,能夠用來描述各種自然界中的波動現象,也算得上是一種統一的理論。

林曉陷入了思考中,那么,這些衍射模型和公式之間的聯系到底是什么呢?

他在草稿紙上又寫出了數個模型和公式,其中也包括了干涉的模型和公式。

干涉和衍射,既是兩種現象,但也遵守同一種本質,因為它們都是波與波之間的聯系。

簡單來說,干涉是有限多個波束“相加”的結果,而衍射就是無窮多個波束“積分”的結果。

這也是為什么,林曉現在要做干涉實驗。

比如著名的雙縫干涉實驗。

當然,他不是要探究雙縫干涉實驗的“恐怖”,雙縫干涉實驗打破了牛頓的光粒子學說,讓波粒二象性正式誕生。

不過,對林曉來說,他現在還不想去探究到底是波粒二象性,還是波粒統一理論,他只想知道波束與波束之間,是如何發生干涉的。

以及其本質,到底如何。

“總感覺我掉進了一個坑里面來了?”

計算著計算著,林曉的腦海中浮現了這樣的一個想法。

但最后無奈地搖搖頭。

不然為什么人家不研究x光光刻機?

要是真的研究出這個東西,別說光刻機了,對于世界來說都是一個重要的革命,雖然從理論性來說或許比不上他的多維場論,但是從應用性和現實性上來說,可就要更好一些,因為人們還研究不了多維空間,但是光的衍射、干涉的應用,可是十分廣泛的。

就像是凝聚態的那些人研究的高溫超導理論。

不再多想,既然掉進了這個坑里,那就好好研究一番便是了。

這也正好是他所喜歡的。

眉頭一挑,而那邊,幾名實習研究員也朝他喊道:“林教授,我們準備好了。”

“好的。”

聽到這,林曉停下了手中的筆,說道:“行,開始吧,先從雙縫干涉實驗開始。”

“好的。”

開啟光源,干涉實驗開始。

然后繼續收集各種數據,林曉將公式代入,并且開始計算。

就這樣,時間很快過去。

這么多天以來,林曉什么都沒有干,就是一直做實驗,復現之前那些經典實驗的結果,然后根據現有的公式模型進行計算。

對他來說,這是一個不斷加深他印象的過程,他的印象越深,他的理解也就更深。

而在他的腦海中,也正不斷地搭建著一個模型,可以稱之為波的相干疊加模型,因為無論是干涉,還是衍射,都是若干波束的相干疊加。

那些實驗過程和結果,他都可以毫無差別地在腦海中搭建出這樣的一個模型,并且根據公式和模型,在腦海中進行浮現。

就像是一個人形計算機一樣,他的大腦里面裝著一個有限元分析軟件,能夠直接模擬實驗過程。

而這,就是7大腦開發度的含金量,能夠直接在腦海中實現一個簡單實驗的模擬。

而這種直接在腦海中模擬的實驗,對于林曉的研究,將更有助力。

終于,林曉感覺自己似乎找到了這些波相干疊加的一種規律。

“波長越長,亮紋之間的間距越大,如果紅外線、紫外線、x光都是可見光,那么它們的間距應該遵守這樣的函數。”

“然后計算這些縫隙的發出的波紋,將角度代入進去,就可以得到……”

林曉的辦公室中,他低著頭,計算著眼前的這些式子。

而后,他便排布出各種各樣的模型與公式,比如菲涅耳-基爾霍夫衍射公式、夫瑯禾費衍射模型以及菲涅耳衍射模型等。

將他計算的結果分別代入進這些計算結果中去。

合并同類項,消除余項,約分、變換形式同除……

這些極其考驗觀察能力和知識儲備的步驟,在林曉面前大概就像是在計算小學的二十以內加減乘除一樣簡單。

而一系列步驟下來,原本的那些復雜的模型和公式,自然是發生了巨大的變化,變成了一個個看起來比較簡單的式子。

這些式子之間,看似沒有任何聯系,但是卻讓林曉發現了其中的共同點。

這里面都出現了v/λ!

也就是波速除以波長,而其最終等于……f!

也就是波頻!

看到這個結果,林曉皺起了眉頭,“光的頻率?粒子性?”

他一直在避免這個問題的出現,因為他想要研究的是波性,而不是粒子性。

但是現在他的計算結果,卻仍然讓頻率出現在了這些公式之中。

“巧合嗎?”

他感到有些不滿意,于是開始嘗試將這個v/λ給消除掉,但是到了這一步之后,他沒有了辦法。

“看來,終究不能避免波粒二象性啊。”

電磁波的波長,代表了其屬于波的性質,而其頻率就代表了其粒子性。

波長越長,其波動性越強,而頻率越大,其粒子性就越強。

如果從哲學上來說,波粒二象性,大概會是一種對立統一的關系,哪怕是量子力學提出了這個性質,也只是因為人們不能理解光即表現出粒子性,又表現出波動性,而給出的折中辦法。

這也就是說,波粒統一理論,是完全有可能存在的。

當然,在物理學界中,基本上認為波粒二象性就是對波動性和粒子性的統一理論。

只不過林曉想要探究的是,更加本質的東西。

“波粒統一理論……”

忽然,林曉想起了曾經看到過的一個論文。

“好像,之前看瑞士那邊有個學校拍出過一張照片,一束光,既表現出了波動性,又表現出了粒子性?”

他立馬打開了電腦,開始搜索那篇論文。

沒過多久,他就找到了,并不費功夫。

論文來自于2015年,由瑞士洛桑聯邦理工學院設計并完成的實驗,《自然·通訊》上面。

看著這篇論文,林曉的眼前頓時就亮了起來。

就是這個!

波動性和粒子性,是密不可分的,而通過同時觀察到電磁波的波粒性,將對他理解波的相干疊加過程,有著十分重要的作用!

越看,他腦海中搭建的那個模型也越發的豐滿起來。

一些細節不足之處,也因為這個實驗,再次給他提供了一些素材。

畢竟,不管波動性強還是粒子性強,它們都是同時存在的!

“看來,下個周的會議,我有東西來說服那些人了。”

想到這,林曉臉上露出笑意。

“不過,我得再把這個實驗復刻一遍,唔,最好更詳細一些。”

他看了看這個實驗過程:發出一束激光脈沖照射微細的金屬納米線。激光給納米線上的帶電粒子增加了能量,使它們振動起來。光沿著這條微細納米線以兩個可能的方向傳播,就像高速路上的車輛。當波以相反的方向傳播,互相碰在一起時,就會形成一種新的波,這個波就會成為新的光源,向納米線的周圍輻射。

“唔,很巧妙的實驗,不過,還可以再做修改。”

林曉微微一笑,開始聯系實驗室的研究員們,準備進行實驗。

他要暫時性地為波粒二象性,帶來一個重要的新成果!18382/10538840

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