145:不讲理的量子世界(上)

读喜马拉雅作者:gezhong日期:2023-4-11点击:461
上期结尾说到的“双缝干涉实验”为何对量子物理如此重要?它又有哪些不同的版本?为什么我们无法同时观测到量子的“粒子性”与“波动性”?有关原子的模型都经历了怎样的发展?而为何这又最终促成了量子力学的产生?让我们继续在这个“不讲理的量子世界”遨游吧!

145:不讲理的量子世界(上)

原来是这讲的,是这样的,是这是这样的点的样子啊。原来是这样,欢迎各位来到,原来是这样,各位好,我是徐东。

大家好,我是水兄,我们是东施孝平,上期呢我们是讲到了光的玻璃二象形,嗯,这也是量子物理最根本的问题。

所以呢,这一期我们继续我们的量子填坑之旅,虽然这是一个可能永远也填不完的坑,但我们还会继续顺着这个深坑往里爬,而且是更深的一。

其实上一期结尾的时候呢,我们是谈到了非常著名的托马斯杨的这个双缝干涉实验对这个大家无理科都学过啊。

那么在这个之后啊,双缝干涉实验室怎么怎么怎么就演变成了量子力学当中非常重要的一个实验。 嗯,应该讲,上次我们也提到了双缝干涉实验呢,它是证明了光具有波动性。

那实际上呢,还是有很多的实验,它是证明了光具有波动性的。

再比如说在托马斯扬之后不久,一个呃,物理学家啊,菲尼尔,他呢,是进行了光的掩射实验?

光在传播过程中会绕过障碍物的边缘偏离直线传播,而进入一个几何阴影,并且呢在后方的屏幕上出现了这个光强弱不均的这种分布,这就是光的眼射的效果了。

当然了,理论上有个前提,就是障碍物的宽度不宜超过光波长的1000倍,这个是一个大家在家里非常方便就可以做的事业。嗯。

可以准备一些,比如说针尖啊,细绳啊,圆孔,小圆纸片等等都可以啊。试试看,让光出现这种掩射的现象,对,相信大家应该都见过,是吧?

呃,不仅呢,光有掩饰的现象啊。

其实呢,电子啊,也有像1927年戴维逊和格默,还有呢,乔治,汤姆逊和瑞德他们呢,都曾经把这个高能电子打在金属表面,得到了电子掩饰的条文。

先等一下电子。其实在很多人的概念当中,我相信现在还有很多朋友会觉得它是一个比较能够确定的,哎,就是一个力一颗一颗的那种感觉,是吧?

这东西他怎么也能打出眼色的条纹呢?哎,这个我们之后也会提到这个问题啊,刚才提到了那个乔治,汤姆逊啊,其实也很有意思,就是。

他的老爸啊,整整30年前,约瑟夫汤姆逊它呢,就是发现了电子,就是证明了电子它具有粒子的特性。

那么类似的呢?像比如说那个康普顿散射实验啊,当然还有,我们上一期也提到了光电效应实验等等。这几个实验呢是证明了光或者说电子是具有粒子的特性,尤其是刚才你提到的汤姆逊父子啊,这个特别有意思的,比如说爸爸是证明了电子具有粒子的特性,而儿子证明了电子具有波动性。哎,是的,所以这些实验它要么证明光是有波动性。嗯,要么呢,是证明有粒子性,那么后边儿其实还提到了,就是像电子这样的东西。

它也是要么有波动性,要么有粒子行为一样的。

所以到这个之后就出现了一个玻璃二相性的概念了。哎呀,我想这些东西好像都能证明那他为什么既是这个又是那个呢。

那我相信啊。可能大家也都在想,哎,为什么只能分开证明呢?难道就没有一种实验可以同时去证明波和力这两种性质呢?

事实上,其实无数科学家也都在这个方面是绞尽脑汁去尝试,结果呢就是同一句话,臣妾做不到啊。 水老师,你也是够拼的,呵呵,光的波和力的身份啊,不仅呢?

不会同时表现,甚至还会在同一实验中他发生秒变。

如,哎,所以我觉得我们还是回过头来啊。再来详细的说一说双缝干涉实验,因为呢,像美国物理学家费曼就讲过一句非常有名的话说量子力学全部的奥秘都隐藏在双方实验当中。

讲的呢,稍稍是有一些夸张,但又不是没有他的道理。

对,其实啊,当我想到双缝干涉实验,尤其是之后可能会谈到的那个单光子或者是单电子莫双凤的实验的时候,我一直到现在还是有点儿细思恐惧的感觉有点恐怖是吧,请大家一起来开头脑子想象一下,就是说如果是粒子通过双缝,会出现一个。

什么样的状态,嗯,单颗粒子或者是一连串一连排的哒哒哒哒哒,一个一个的例子对他过双缝啊。

很多朋友都玩过一个很经典的游戏泡泡龙诶挺好玩的,这个小时候沉迷了很久啊。

假设呢,这个游戏有这样一道关卡泡泡腔的上方呢,有一道墙中间呢是并排着两个距离很近也不是很大的这个窗户啊。其实在实验当中,这就是狭缝了啊,对?

这里的泡泡我们就看作是粒子,嗯,这个泡泡呢,它必须经过狭缝,才能够到达背后的墙上。

对我们游戏玩儿的这道棺材呢比较的特别。

首先呢,先打开左侧的狭缝,关闭右侧,那么这个泡泡就对着这里去打。可能有一天你没有过这个缝,你就被弹出来了。

但是很多的泡泡呢,它就能够经过狭缝,相信大家也很容易能够想到啊。

最后呢,这些通过缝的泡泡打在天花板上的位置呢,应该是不完全一样的对。

有些区域呢,泡泡会少一些,而有些区域呢,泡泡会多一些,这样一来呢,我们就可以去统计啊。最终落在这个墙上的泡泡的数量极刻一点的朋友呢。

就可以画出一条曲线,然后呢我们就会发现这个曲线呢,像一座小山峰一样啊。如果说是泡泡龙的这个游戏的话,你可能会发现这个泡泡的堆积,有的想说一点,有的地方少小山峰一样的啊。

中间高两边低,而刚才那些极客一点的朋友画出来的曲线,其实我们从统计上来看呢,就叫概率曲线。

嗯,好,那么现在呢,我们把左侧的夹缝关掉,然后再打开右侧的再做同样的实验,继续去玩儿这个泡泡。

那么,我们也会得到一个相同的结果。其实最后呢就是看见了两座小神球啊,泡泡堆起来的啊。

那么两个很像的概率曲线好,刚才那关结束,接下来这一关呢,更加的简单啊,就是两道狭缝同时打开,完了一段时间之后呢,大家应该能够想到最后的这个游戏结果啊。

在泡泡龙游戏的天花板上呢,应该是出现了两座倒挂的小山峰,而这两座山峰和?

我们前面那一关依次打开狭缝出现的结果是非常非常类似的,那如果说极客朋友们还是想要画出概率曲线的话,我们又会发现第三次各个位置上的泡泡的数量呢。

就是前两次相应位置上泡泡数量之和,或者说第三条曲线就等于前面两条曲线的叠加啊,就是很简单的一个求和。

对,嗯,然后现在呢,我们换一下啊。

如果我们现在发送的是一定频率震动的水波,嗯,那应该讲,情况就完全不一样了。

不管我是打开左侧的狭缝还是右侧的狭缝,只要是一条缝,那么这个水波呢就会以这条缝所在的位置为圆心,由内向外的扩散出去,最终呢是达到墙上,那如果我同时打开两条缝,这两列水波呢就会同时的扩散出去,那么在扩散出去的时候呢,又会相互的交叉。对。

而且呢,波峰遇到波峰,形成更高的波峰。

波谷遇到波谷形成更低的波谷,那么波峰遇到波谷呢就会相互的抵消,这样一来的话呢,他们打到墙上这种形态呢,就是波峰和波谷交替的这种形式了啊。

这就是我们所说的波的干涉对波的干涉,其实在上一期节目当中也和大家提过了啊。对,那刚才我们其实第一个是说了,像泡泡这样的一个具体的,我们可以理解为是这个利的利息啊。利子水兄前面说到了他的本家水波啊,接下来我们如果说发射的是一束光。

如果说第一步,我们是先只开一条缝,关闭另一个。

呈现的图案呢,就会与前面第一次我们打的这个泡泡比较像哦。当然,毕竟是光码,所以是中间量,两旁按一些就是没有那个一颗一颗啊,那么清晰的啊,可以数得出来的。对。

但是如果说两侧全部打开,嗯哎,大家应该已经知道了啊,我们会突然发现打在屏幕上的图案呢,它不是连续分布的这个中间量两边按的。

而是明暗相见,这个就和水兄的兄弟水波在墙上的这个状况几乎是一模一样的啊。 那么,如果说我们把它画成概率曲线的话,其实就会发现它会出现多个峰值,这就是一个很明显的一个干涉的状态。

对对对,也就是亮的地方,实际上就是我们讲波峰啊,高一点的地方对,是吧。但是呢,肯定呢,就是它是有什么多个波峰的。

这样子一种波浪型的对,所以总结一下呢,就是一束光打出去。如果是过丹凤屏幕上的图案就类似于打泡泡,说明光是具有粒子性。 如果是通过的双缝屏幕上的图案就类似于水波说明光是具有波动性。

很有意思。其实就在一个实验里面,我们开一条缝或者是开两条缝,他出现的结果就不一样。对有人问啊,爱因斯坦不是说了吗,光?

可以看成是粒子瘤嘛,那好啊,我们就让光子一个一个通过,假定有一个狭缝,它能够狭到让光子单个单个单个通过,那这就跟我们玩泡泡龙不是一样了。哎,聪明啊啊。但是你以为你比科学家还聪明了。

在1909年的时候啊,英国物理学家啊,杰弗里泰勒,他就做过一个尝试,他制作了一个这个,那个时候可能会觉得有点像黑科技啊,就什么呢?

一个光束的水龙头哎,它可以让光源的强度减弱到最多,只能发射一个光子哦哎,要知道,我们的肉眼是看不到所谓一个光子真正的光子版的泡泡龙发射机,哎,对一次发一个啊,一次发一个,那怎么叫一次发一个呢?是这样啊。

就是你要看到这个光子呢,一定要使用到我们讲的这个像拍照片一样啊,就是在暗示当中用一个照相底片来取代前面讲的这个屏幕啊。

让光子呢,一个一个射出,就是说让一个光子出来,通过双缝打到底片上之后。

哦,再打出第二个这样子,这个底片它有光子打上去的,它就感光了。

对产生这个光化学反应,然后它就会成像。

哎,他就会留一个,我们讲叫感小点感光点啊。或者说,那么如果累计一定时间以后啊,就能收集到许许多个光子。

是吧?这样就呈现出一定的图案来。那么会是什么样子的图案呢?

哎,结果发现底片上照样出现了明暗相见的干涉条文,也就是说,其实是让一个一个光子依次去过双缝对。

它也出现了干涉的这个条文,这个最后在这个底片上它呈现出来的依然是我们说一整束光对,或者是像前面说到的这个水波水波类似的啊。

这种情况哎,而且呢,不仅仅是公司啊,1974年,有几位意大利物理学家做到过一次只发射一颗电子。嗯,那么发现也是出现了干涉的图案,那么也就是说什么单个光子或者单个电子,它通过单凤应该讲比较好理解,它会呈现出粒子的那种状态,但是单个光子?

或者电子它又是怎么通过双缝的呢,它到底在跟谁干涉呢?

首先先和大家再说一下,就是我们在这个底片上他最后能够看到的,像波一样的就是干涉的团,是我们发射了无数个或者说是成千上万,甚至上百万上千万个光子,或者是电子之后最终呈现出的效果。

但是我们会觉得比较可怕的一点就在于这个单个光子他过的时候,虽然说他面对的是两条缝,但他感觉上应该只过了一条缝啊。哎,如果是只过了一条缝的话,它在屏幕上应该出现的是什么呢?就是中间明亮两边烧案的这样子一个图。

嗯,对吧,但是现在呢,却是什么呢?你单个的去过双缝,它也出现了,类似于仪式竖光出现的这种效果是一样的。你刚说他跟谁干涉,嗯。

很可怕。隐私过的是一个光子,或者是一个电子,难道他在过缝的时候他会分身术,哎,他会一个变成两个,分别通过左右两条缝,然后自己和自己进行干涉,就好像不太可。

可能想不通你说怎么怎么会分身呢,一个粒子一p为二,变成两个,或者说是对呀,因为半股我们已经可以通过其他实验来证明它具有这个利的特性。虽然说具有波的特性,但通常我们可能会觉得是一群或者说一大批在一块儿,它表现的有点像波对,那为什么单个他也会?

有这种奇怪的,所以科学家呢就想尝试啊。我们在双缝上各装一个摄像机,或者说是一种探测器啊,看一看有没有说,同时记录下光子,那就说明他是同时过双缝,对不对。

结果呢,我们看到啊,光子他要么走过了左凤要么走过右缝,也就是说要么左边一个探测器哎,报警了啊,要么右边一个探测器报警,没有出现过两个探测器同时报警就说他过缝的时候没有踹一下自己变两个。哎,对,是没有的。

但是就恰恰在这个时候,我们再抬头去看屏幕上的这个干涉条文不见了。嗯,也就是说,我们探测器探到了粒子,它过了左缝或者右缝,这个时候。

墙上出现的就是单个光子的一个条文,就是中间亮两旁按的这个没有干涉条文出现。

其实每每到这一段,我都会有一点激动啊啊,听不自禁的来了。嗯,给我的感觉就像是好像光子,他知道我们在看他一样,就我们这个探测器在左缝或者是右缝探测到他的时候。

他就意识到了你们狡猾狡猾地你的意思就是说他在过这个缝的时候一看啊,这边有摄像头,你看到我了,所以我就过这种赶紧老老实实的变一个了变哪。 如果我们开车的司机都有这种觉悟多好。

难道说刚才的问题是出现在了?

我们在实验中直接观测了光子吗?

哎,物理学家呢?其实也这么怀疑啊。就是说是不是因为说我观测了这个光子,然后就使得就是它的一种状态发生了变化,是吧?

所以说,他们想到了另外一个巧妙的方法,就是一次产生一个光子。 对啊,一个就是摄像,左边没有开双峰的地方,还有一个是摄像右边开双缝的地方。那么根据动量手合内的原理啊,只要观测往双缝反方向飞过去的光子,那么也可以推知飞向双缝飞向屏幕。那颗光子到底是穿过了哪一条缝。

哎呀,这样一个原理,这样呢,就是说我完全没有观测,就是飞往双缝的那个光子。

对不对,那照理来是涨。这个或者说物理学家认为应该不会有影响了吧,对不对,但没想到干涉条本还是消失了。

只要我们在观察,无论是过凤的这个光子本身,还是一个类似于镜像存在的以相反方向运行的光子,最终原本应该在屏幕上呈现的干涉条纹,它就像是或者说是我们观测到了他的例子的状态之后。

它的波动性就消失了,活见鬼了。为什么我们一观察他,他就失去了播东西。量子世界就是这么的不讲理啊。

他是怎么知道我们在观察呢?

我们不是在和大家说恐怖小说啊,这个一定要提醒大家,我们现在探讨的其实是严肃的科学,而且前面的这段叙述它就是来自一个著名的事业。哎,或者说是来自于无数次的这种反复验证,最后都是这个节目。是的。

应该讲要解释这个问题啊。首先必须要明确这样一个概念,不管是光子还是电子,他们既是粒子也是波,既不是粒子也不是播。嗯,听上去很原样,很科学。是啊。

可以认为它是粒子。

和波动二重性的矛盾统在经典概念当中啊,大家可以想一想啊,这个我们都比较熟悉,就是电子,它具有一定的质量啊,有一定的电荷。嗯,它是具有颗粒性的。对,就跟我们玩的玻璃弹珠啊,这种差不多是吧。

是具有确定的运动轨道的,一旦进入某种运动的方式啊,我们就可以预测了它下一刻出现在什么样子的地方。 同样的,在经典概念当中,波也是确定的可测量物理量的,比如说政府啊等等,是吧在空间做周期性的这种传播,我们去把它叫做一个实体的不是吧。而这些概念呢?

在形容光子,电子这些基本粒子的时候呢,通通不适用。其实这一部分我们就是在带大家正确的认识。

嗯,玻璃二详细是的,所以说啊,接下去这一点啊,是考试重点啊,太佳,记住啊,划撞一下啊。 电子干涉实验的结果是大量电子在同一实验中的统计结果,或者是一个电子在多次相同实验中的通缉结果。所以说呢,照相底片上某点附近干涉图案的强度反映了该点附近感光点的树木也反映了该点附近。

出现的电子数目也反映了电子出现在该点附近的概率,这个这个还比较学院还绕啊,一听大家可能就会晕。

因为我们涉及到的一些具体的解释,可能在之后的节目当中也会详细的跟大家展开啊。就简单的跟大家说一说,就是说单个电子或者是单个光子,他过了这个双缝之后在最终的这个胶片。

或者说我们丞相的这个面上,它具体的这个弱点,哎,是按照干涉的状态概率分布的对的,是的,就是这里面大家可以听到就前面这段话,大家如果一下子没听明白,可以回过去啊,再听再听一遍其实很重要,因为这段话其实还是讲的比较的学术啊,应该讲也是对于。

我们讲呃,玻璃二项性做出了这样子,一种总结,就是说大家看到屏幕上面的图案,光子或者电子打到上面去,实际上也是一种粒子,它打在上面对,之所以我们看到的是那种啊,明暗相见的干涉条文,那是因为什么呢?是无数个电子或者光子打上去之后才形成了这样子,一种图案。所以说扔一个电子过去啪,他自己就出现一个概念,并不是这样,不是扔一个电子到那儿还是一个还是一个电子哎。但是呢。

这一个点,它的这个位置可能和我们之前想象的,如果说它是过单缝,它的这个位置。

会有很大的不同,对在过单缝的时候,它其实就是一个比较窄窄的这一条带状的这个区域。但是如果是过双缝。

它不仅会出现在分别过左右丹凤石可能的落点上,而且呢还会出现在一些其他的位置。

随着无数的这样子的光子,或者是电子的落点的叠加,最终呢就呈现出了好似干涉那样的明暗相见的效果。 哎,对,就是我们前面讲到的就是什么叫做一个电子。在多次相同实验当中统计结果就是说我发射单个电子,然后无数个。

单个电子,那这就表示一个电子它多次相同时,嗯,这个意思啊,这就是我们所谓的叫做统计结果啊。

那么在经典力学当中,我们通过观察呢可以精确的总结出,或者说描述出一个人啊,一个车啊。

或者一颗行星啊,它的这种运动行为,那其中呢也包含了两大部分的信息,一个是当前的位置,对不对?还有一个呢,就是速度,或者说是动量。哎,我注意到之前的节目当中,评论里有人在问,什么是动量动量呢?就是质量乘以速度,这就是栋梁。那么知道了动量,应该讲,我们就可以来做一个预测,因为我们都知道啊,如果学过高中物理,就知道这个速度,它是一个实量。

对吧,它是有方向。所以呢,这样就可以预测到。

他下一刻会出现在什么样的地方,牛顿先生的这个三大定律啊,加上患有引力,其实呢是可以用来预测小到一根针的掉落大到宇宙当中,两个星系之间的旋转可谓是无所不能,所以那个时候人们甚至觉得物理已经中间的万物都可预知。

对啊,其实在没有深入到量子世界之前,嗯,我们甚至会觉得,只要给我们足够多的数据,或者说我们的这个测量方法足够的先进啊,足够精确,是吧,我甚至。

可以预测水兄今后的医生那细致到每一个戏,这就是经典力学的思维吧。对,就是可预测的。

好像有点想当然了啊。在必须考虑量子化的微观世界当中,我们恰恰就是做不到在某一时刻同时求得物体的确切的位置或者是动量取而代之的是什么呢?

我们只能通过概率来描述它。

比如说,我们可以描述它大概有多大的概率出现在某一个位置,同时呢,也是我们预测它下一刻的位置,也只能通过概率来描述它。 同样的动量也是如此。这就是著名的叫哥本哈根权势。

这里其实出现了一个非常大的问题,那就是凭什么我们只能够两者取其一,哎,凭什么我们只能用概率对,难道不是因为我们没有掌握更先进的测量方法,或者说拥有更先进的测量仪器。嗯。

好了,这里就涉及到量子物理的核心的部分了啊。前面讲到了一个是概率的问题,一个就是测不准的啊,这个问题怎么办呢。

这里呢必须从原子模型开始说了啊,又要开时光列车了,对对对,倒回去1897年的时候啊,约瑟夫汤姆逊啊,他通过这个实验。

那就是我们前面提到的啊,测到了什么呢?

所谓阴极射线的速度啊,电极啊啊,偏转啊和质比啊等等这些要素它就证明了什么呢。阴极射线就是一种粒子流带,负电速度呢,远远低于光速啊,质量呢只有氢原子的1/2000啊,现在知道了是1/1836啊,当时其实精度还挺高了,已经可以了接近了对,至少就知道它肯定是要比这个,就是原子肯定要小很多。所以呢现在大家都知道这是什么的电子,哎,对吧。这就是人类第一次认识到一种基本例子,嗯,是不是。

那么以前我们希腊人讲的不可分割的东西,就把它称之为什么原原子,对吧,这句话现在看来就错。哎。

要知道这个原子它肯定是不带电的嘛,是吧?

但是现在既然有了一种带负电东西,那肯定还有带正电的部分,是不是?那但是呢,我们汤姆逊啊,还是不想把老祖宗立下的这个规矩颠覆得太厉害就什么呢?他考虑到电子的质量还是很小很小的,于是呢,他提出了一个模型。

就是电子,它是嵌在原子上面的,就好像我们蛋糕上面点缀着几颗葡萄干啊。所以说这个模型叫什么呢?葡萄干布丁原子模型,我记得我高中化学课的时候学的是叫葡萄干面包模型,葡萄干面包,现在好像这个大家就开始填底胶,这个葡萄干不丁了,以后是叫葡萄干什么蛋塔嘛,可以啊。

汤姆逊的这个学生卢瑟福呢,其实就进一步的要深入这个原子的内部,这个虚动手,嗯,他呢,其实就开始通过实验啊来研究原子内部a。

正电的部分我相信有很多朋友应该现在知道这一部分到底是什么啊。那么在1909年的时候呢,他使用阿尔法粒子,也就是失去了电子的亥原子核去轰击筋搏。哎,对,顺便说一下。

北塔粒子就是电子啊,伽玛粒子就是高频光,有什么德奥塔粒子没有这个阿尔法粒子呢?我们说质量大,电荷多,电离的本领也很大,但是它有一些缺点。

有这个穿透能力很差。那根据汤姆逊的预言呢说,筋搏很薄啊。对阿尔法粒子呢,应该可以轻易的穿越,因为它质量大,对只会被原子上的电子吸引产生。

角度很小的散射,嗯,可是呢,卢瑟福惊奇地发现,大约有1/8000的电子散射的角度极其之大,有的呢,甚至是翻转了180度直接反转,就感觉是碰到个什么东西,灯就弹回来啊。那么其实一个不太恰当的比喻呢,就是拿炮弹去打一张纸,这个炮弹呢却被反弹回来啊。有点像卢瑟福经过严密的计算之后就认为啊。

原子的正电荷呢,一定是高度紧密的集中在原子大小的1‱左右的空间,因为其实你看对就是1/8000的这个电子能够出现这么奇怪的,这种被其他还是拿回来的感受语言的原子的其他地方呢,则是非常的空旷散落着少量的电子。因此呢,绝大部分阿尔法粒子才可以轻松的穿越。

只会有那种微弱的散射,于是乎呢,卢瑟福就将原子当中的这个极小的区域称为河。嗯,河的外面呢是不断做圆周运动的电子啊,看上去呢,就像是地球绕着太阳公转一样,这就是大名鼎鼎的行星太阳原子模型。哎,对,我们现在啊,中学里面教的好像就是这个,是我们中学里面教的,应该是叫行星模型行星模型,这个坑在。

去年的火里边是讲过的,对对对对,是的,他应该讲,现在就是我们提到什么物理,化学,甚至说是科学啊,就往往就会画这样子一个啊。这个原子模型出来,有点像老的那个央视的图标,或者是大家看那个生活大爆炸,他转场的时候那个非常经典的那些东西啊。

是这样,大家应该很熟悉这个模型呢,提出来之后啊,应该讲有人就拍案叫绝。为什么宏观世界和微观世界好像完美的统一啊。是啊,这一定是宇宙的自然规律啊。那当时呢,也有人立刻就发现这种模型,他有知名的弱点啊。 按照经典力学的解释,如果电子的速度一直在发生变化,因为它的这个方向在变化,就是速度也在变化,那它就不可避免的失去了能量。

诶,以电子辐射的形式会出现失去能量的电子怎么办呢?

他一定会做螺旋状的运动,离原子核越来越近,最后一头撞到原子核上面。所以照这个模型的话,这个世界没多久就全部崩塌了,就是所有的原则都是短命的嘛。

但是事实上我们能在这里说话,意味着这个世界没有崩塌。是啊,所以这个不符合现实。对后来呢,卢瑟夫教授的学生啊,就和他一起来折腾这个问题了。

这个人是谁呢?波尔?

哎,波尔,出来了啊。1913年的时候,波尔呢,它就研究这个原子模型。

他也是白思不得其解,我们按现在的话呢,声套其中他的一个同学,这个时候啊,汉森有意无意呢,就提醒他啊,可以关注一下巴尔莫的研究成哎,然后波尔一看呐,就是当时呢。如果用他自己的话来说,就是一下子就全都明白。 不,杨过尔到底哎,看到是什么,说起巴尔莫啊,还是请徐东老师来解释一下啊。

要再提一下光谱,哎,对对对,我们都知道这个白色的太阳光,通过三棱镜的折射之后呢,是可以分辨出。

红橙黄绿,蓝电子,彩色光谱,彩虹里面说过啊,为什么要这样说啊,覆盖了大约在390到770纳米的可见光区,那么这被认为是我们人类获得的第一条太阳光谱。对,那么这是连续的包含有从红光到光各种色光的光谱啊。这个你也叫做连续光谱。 是的,光谱这个概念很重要,因为我很多的原因可能也会涉及这个概念。

怎么像是炙热的固体啊,液体还有高压气体,它们发射的这个光谱都是连续广普。哎,是的。

还有一种就是指含有一些不连续的亮线的光谱呢,叫做明线光谱,这些亮线呢叫做谱线,对应于不同波长的光。

如果说不熟悉明线光谱的朋友呢,可以把它想象成是一把非常残破的,只剩下料料几根舒齿的彩虹梳子。明线光谱呢是由游离状态的原子发射的,所以呢也叫做原子光台,这个还是非常重要的概念啊。巴尔莫呢,它研究的就是什么氢原子的光谱。

当时啊,氢原子在可见光区域呢,有四条谱线已经被测得非常准了,而紫外区域呢,有十条谱线,那么在恒星光谱当中呢,也已经都被发现了。

但是他们相互之间波长的规律尚不为人所知。

我们就拿可见光范围四条弧线来说,它们的波长分别是656.28纳米486.13纳米434.0,5纳米和410.17纳米。如果厉害一点的朋友脑中应该能够脑补出他们对应的这个颜色。

反正就是你看这四条线啊,它是相对来讲啊,就是分离的。 嗯,对吧?不连续对单挑的,那么作为数学老师的巴尔默施展拿手绝活。

找到了他们的公共因子和比例系数,提出了普系波长的计算公式。

那么这个计算公式呢体现的是什么呢?它并不连续的啊,它这里面呢有一个数值就是有一个n,这个n呢可以取值范围呢是三四五六?

他不是任意的书,他一定是整数。

这个公式是蓝木大登月364.57n的平方,除m平方减四啊。

然后这个n结果它必须取一些整数对对对。

但是呢,计算的结果恰恰与实际的测量的误差不超过波长的四万分之一。 哦,非常非常的君主,所以又是一个不连续的东西。哎,看上去很不符合我们想象当中的那种状态,但通过测量。

又发现他很精准,哎,这好像是量子物理的一种特点。哎,我们都知道什么是谱线啊,就是前面讲的就是如果电子它从外部吸收的能量,它就会转化成光的这个形式向外辐射。

这就是我们讲的图像。大家可以回听玻璃那一期,其实在讲跃迁的时候也和大家提过这个概念。 氢原子谱线啊,它是一条一条分开的,是不是阿尔莫公式?哎,你看也是一个一个数值,它是分开的吧。

是于是呢,波尔啊,他就一下子想到了普朗克提出的量子这个概念了。

所以能量的吸收和辐射哎,他都是一份一份的,它每一份都必须是什么h乘以mu的整数倍。

也就是e等于n。

这里的这个n,这个n取值就是一二三四五六七就整数BRH就是我们稍微两个强调的。哎,没错,原子向外发光,辐射能量,它不是连续的,而是跳跃式的,对吧。 那么如果电子有轨道的话,不同轨道有着不同的能量,离原子核越近呢,能量就越低,电子呢?

它不能呆在距离原子和任意原的这个距离上。

哎,不是说小数点没后面几位,而且指呢是什么待在某一个特定的距离上,就光从这个来看,好像还挺像行星模型。

嗯,而且这个轨道限制的特别的死,哎,是的,那么这里提到的这种所谓的轨道在后来其实在原养当中也出现过好几次了,就是大名鼎鼎的能级了啊,对,能及它到底意味着什么,我们怎么样去理解能级?

以及伴随着能级带来的那个电子跃迁的概念,这个呢之后也要和大家详细的来解释嗯,而另外呢,实际上波尔的这个模型还不是一个完美的。

他仍然是有瑕疵,而且恰恰是又是这个瑕疵才导致了后来量子力学的诞生哇,也就是说,今天还是一个很重要的铺垫对而已,要不先说,原来是这样的。

就是这样啊,到底是说量子力学啊,挺起来也是非常的任性,而我们更新起来,可能也不会像以前那样每周五的十八点那么的具有确定性。哎,就像量子世界那样哎,那么我们下期节目会如何更新,什么时候更新呢?

哎,也会我们现在告诉大家会不会更新,是不是意味着大家就无法知道它什么时候。

这个涉及到下一期节目要和大家讲的一个很重要的概念了。对的,关于测不准,哎,是的,包裹括就是说原子的这个模型,它究竟是怎样的等等等等,还包括很多科学史的东西。

那么,本着原样,每期节目正片还是维持在35分钟左右这样一个比较适宜的收听长度的话,我们今天先和大家分享到这儿吧。

嗯,好的,最后还是简单的做一下广告吧。啊啊,快一点啊。

我呢,有一个微信订阅号啊,叫天文茶餐厅啊,主要是做天文方面的科普啊。欢迎大家订阅。

偶尔可能也会科普一些和量子有关的东西,哎,有可能在之后啊。那么像我的订阅号,旭东刀科学呢,在这个星期六啊,包括下个星期六依然还会有很多跟量子有关的科普内容会进行推送啊。

包括我们这一次整个这个量子系列的文案当中,可能被我们省去的一些内容在里边儿也会呈现。

当然我要再更1下,其实已经不能是。

我的微信订阅号其实是我们的微信订阅号,因为这个背后其实是包含了原样图文组以及原样音乐组小伙伴的所有的这个心血啊。

另外呢,其实也欢迎大家加入我们的百度贴吧叙东到科学同时呢,还有我们的原样刀友会啊,鸳鸯刀友会现在依然开放当中的是比邻啊,如果说再晚一两周的话,估计比零就已经彻底加满了,因为还剩300个坑了啊,大家赶快哦,发展的速度还是非常的快的啊。

好吧,那么今天的节目就先到这里,下期节目什么时候和大家说再见,我们暂时保密。

好,我是徐东,我是水兄,咱们下期再见。再见是因所谓的那场平家没说你,我说,有话我管你的感受。 1974年,有几位意大利物理学家做过做,有几位我的就是说。

我现在可以说,我现在可以说嘛,光子知道了,我们在观测着,你想说可以好可怕是对还像鬼故事一样的好。等一下啊,消化一下平复一下,贝塔粒子就是电子啊,伽玛粒子就是高频。

有什么得要他的意思没有哈鱼皮龙弟子并没有什么计划,有哪些好,我是想让他聚会更多的巧语,所有的原子都是短命的嘛。

我怎么说呢,我脑子里在想,这个应该我小时候我小时候最早就是说一直觉得原子就是这个行星模型嘛。然后我那时候脑子里最大的那个脑洞就是说电子上面就是每个电子。

就是就每一个原子就是一个太阳系。哎,对,那会儿会有,有这种这种感觉,就觉得好像可能到最小,它又是一个最大对的,那时候会觉得好像是挺美,然后我们地球是不是也是一个电子啊,好像很多人以前会有这种想法。

如果说不是很了解的话,然后世世界观就奔他了,他对世界观崩塌了。其实知道量子以后世界观是真的崩越长大越古德,我们现在能在这里?

继续说话啊,这显然不符合现实嘛,因为我们这个世界没有崩盘,我们身上所有的原子,它没有那么的短。

所以我不在这里说话,这写的不符合心思,但就就是要这个财产,因为你的意见,我只不过在乎好试一下音啊,水兄老师,你发表一下刚才那段夜宵的这个滞后感,好歹买了羊肉,什么牛蛙什么的,你就这样一个阿就解决了,但不觉口非常好。

啊,对的,那接下来就拜托你了,接下去就是吃饱了,喝毒了,干不动了怎么办,正常发给你们的活就好啊。来来来,正常发音。

大家好,我是水兄。欢迎来到量子世界,大家好,我是不确定的。 徐东,哎,徐东去哪儿啦,我在哪,我在哪,我在哪?

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