第二百四十六章 波粒二象性的重要新成果?
莫非觉得这些公式里面有一些他们没有注意到的角落?
这样一想,这些年轻的实习研究员们顿时觉得有一个出人头地的方向出现了,要是他们能够思考出来,再给林晓提供一些帮助,他们不就能起飞了?
于是他们也都发动起自己的脑袋瓜,想要思考出一些角落出来。
但显然,他们冥思苦想半天,都没觉得眼前的这些公式里面还藏着什么东西。
看到头来,这些公式都始终只是这些公式而已。
他们不由苦笑,这和让他们格物致知有什么区别?
盯着这个公式看,能够看出什么花来吗?
就在他们无奈的时候,林晓终于抬起了头,说道:“接下来我们再试试干涉实验,包括双缝干涉实验,等倾干涉、等厚干涉。”
“是!”
几名实习研究员立马应道。
不过,还有一名实习研究员主动问道:“林教授,这上面的公式模型,有什么问题吗?”
有问题就问,是個不错的好习惯。
林晓则是一笑,说道:“总感觉这些公式模型啊什么的,都能够用一个统一的公式给联系起来,大概就像是弦理论一样……你们应该都知道,在M理论出来之前,物理学界有好几种弦理论吧?而M理论证明了这些弦理论都是一种极限的情况。”
“而这些模型公式,是不是也都是某个统一的理论的特殊值,极限值呢?”
听到林晓这么说,在场的实习研究员们都露出了茫然的表情。
这些公式也能够像弦理论那样被统一为一个理论?
虽然也不是没有这种可能,但是……
抱歉,林教授,我们真的做不到啊。
看着他们茫然的样子,林晓摆摆手,“算了,不说了,先准备实验吧。”
“好的。”几名实习研究员立马动起了身。
林晓没有在意这件事情,这几位实习研究员们看不出来,并不意外。
毕竟,他的大脑开发度是达到了7.05%,再加上5级的物理学以及【物理大师光环】,才让他能够看上几眼后,就看出了这些公式模型背后存在着一种本质联系。
当然,看出来了,并不代表就能写出来,他更多的是一种感觉。
而来自一位顶级物理学家的直觉,往往都是很灵敏的。
而且,从这些公式所描述对象的性质上来看,能有一种东西将它们联系起来,是很正常的一件事情,毕竟,这些东西始终都是波的运动。
就像是波动方程,波动方程是从麦克斯韦方程组中推导而出的,能够用来描述各种自然界中的波动现象,也算得上是一种统一的理论。
林晓陷入了思考中,那么,这些衍射模型和公式之间的联系到底是什么呢?
他在草稿纸上又写出了数个模型和公式,其中也包括了干涉的模型和公式。
干涉和衍射,既是两种现象,但也遵守同一种本质,因为它们都是波与波之间的联系。
简单来说,干涉是有限多个波束“相加”的结果,而衍射就是无穷多个波束“积分”的结果。
这也是为什么,林晓现在要做干涉实验。
比如著名的双缝干涉实验。
当然,他不是要探究双缝干涉实验的“恐怖”,双缝干涉实验打破了牛顿的光粒子学说,让波粒二象性正式诞生。
不过,对林晓来说,他现在还不想去探究到底是波粒二象性,还是波粒统一理论,他只想知道波束与波束之间,是如何发生干涉的。
以及其本质,到底如何。
“总感觉我掉进了一个坑里面来了?”
计算着计算着,林晓的脑海中浮现了这样的一个想法。
但最后无奈地摇摇头。
不然为什么人家不研究X光光刻机?
要是真的研究出这个东西,别说光刻机了,对于世界来说都是一个重要的革命,虽然从理论性来说或许比不上他的多维场论,但是从应用性和现实性上来说,可就要更好一些,因为人们还研究不了多维空间,但是光的衍射、干涉的应用,可是十分广泛的。
就像是凝聚态的那些人研究的高温超导理论。
不再多想,既然掉进了这个坑里,那就好好研究一番便是了。
这也正好是他所喜欢的。
眉头一挑,而那边,几名实习研究员也朝他喊道:“林教授,我们准备好了。”
“好的。”
听到这,林晓停下了手中的笔,说道:“行,开始吧,先从双缝干涉实验开始。”
“好的。”
开启光源,干涉实验开始。
然后继续收集各种数据,林晓将公式代入,并且开始计算。
就这样,时间很快过去。
这么多天以来,林晓什么都没有干,就是一直做实验,复现之前那些经典实验的结果,然后根据现有的公式模型进行计算。
对他来说,这是一个不断加深他印象的过程,他的印象越深,他的理解也就更深。
而在他的脑海中,也正不断地搭建着一个模型,可以称之为波的相干叠加模型,因为无论是干涉,还是衍射,都是若干波束的相干叠加。
那些实验过程和结果,他都可以毫无差别地在脑海中搭建出这样的一个模型,并且根据公式和模型,在脑海中进行浮现。
就像是一个人形计算机一样,他的大脑里面装着一个有限元分析软件,能够直接模拟实验过程。
而这,就是7%大脑开发度的含金量,能够直接在脑海中实现一个简单实验的模拟。
而这种直接在脑海中模拟的实验,对于林晓的研究,将更有助力。
终于,林晓感觉自己似乎找到了这些波相干叠加的一种规律。
……
“波长越长,亮纹之间的间距越大,如果红外线、紫外线、X光都是可见光,那么它们的间距应该遵守这样的函数。”
【△x=λl/d】
“然后计算这些缝隙的发出的波纹,将角度代入进去,就可以得到……”
林晓的办公室中,他低着头,计算着眼前的这些式子。
而后,他便排布出各种各样的模型与公式,比如菲涅耳-基尔霍夫衍射公式、夫琅禾费衍射模型以及菲涅耳衍射模型等。
将他计算的结果分别代入进这些计算结果中去。
合并同类项,消除余项,约分、变换形式同除……
这些极其考验观察能力和知识储备的步骤,在林晓面前大概就像是在计算小学的二十以内加减乘除一样简单。
而一系列步骤下来,原本的那些复杂的模型和公式,自然是发生了巨大的变化,变成了一个个看起来比较简单的式子。
这些式子之间,看似没有任何联系,但是却让林晓发现了其中的共同点。
这里面都出现了v/λ!
也就是波速除以波长,而其最终等于……f!
也就是波频!
看到这个结果,林晓皱起了眉头,“光的频率?粒子性?”
他一直在避免这个问题的出现,因为他想要研究的是波性,而不是粒子性。
但是现在他的计算结果,却仍然让频率出现在了这些公式之中。
“巧合吗?”
他感到有些不满意,于是开始尝试将这个v/λ给消除掉,但是到了这一步之后,他没有了办法。
“看来,终究不能避免波粒二象性啊。”
电磁波的波长,代表了其属于波的性质,而其频率就代表了其粒子性。
波长越长,其波动性越强,而频率越大,其粒子性就越强。
如果从哲学上来说,波粒二象性,大概会是一种对立统一的关系,哪怕是量子力学提出了这个性质,也只是因为人们不能理解光即表现出粒子性,又表现出波动性,而给出的折中办法。
这也就是说,波粒统一理论,是完全有可能存在的。
当然,在物理学界中,基本上认为波粒二象性就是对波动性和粒子性的统一理论。
只不过林晓想要探究的是,更加本质的东西。
“波粒统一理论……”
忽然,林晓想起了曾经看到过的一个论文。
“好像,之前看瑞士那边有个学校拍出过一张照片,一束光,既表现出了波动性,又表现出了粒子性?”
他立马打开了电脑,开始搜索那篇论文。
没过多久,他就找到了,并不费功夫。
论文来自于2015年,由瑞士洛桑联邦理工学院设计并完成的实验,发表于《自然·通讯》上面。
看着这篇论文,林晓的眼前顿时就亮了起来。
就是这个!
波动性和粒子性,是密不可分的,而通过同时观察到电磁波的波粒性,将对他理解波的相干叠加过程,有着十分重要的作用!
越看,他脑海中搭建的那个模型也越发的丰满起来。
一些细节不足之处,也因为这个实验,再次给他提供了一些素材。
毕竟,不管波动性强还是粒子性强,它们都是同时存在的!
“看来,下个周的会议,我有东西来说服那些人了。”
想到这,林晓脸上露出笑意。
“不过,我得再把这个实验复刻一遍,唔,最好更详细一些。”
他看了看这个实验过程:发出一束激光脉冲照射微细的金属纳米线。激光给纳米线上的带电粒子增加了能量,使它们振动起来。光沿着这条微细纳米线以两个可能的方向传播,就像高速路上的车辆。当波以相反的方向传播,互相碰在一起时,就会形成一种新的波,这个波就会成为新的光源,向纳米线的周围辐射。
“唔,很巧妙的实验,不过,还可以再做修改。”
林晓微微一笑,开始联系实验室的研究员们,准备进行实验。
他要暂时性地为波粒二象性,带来一个重要的新成果!
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