《命运骰子——量子力学简史》（第二十五章）

发信人: yauzhang (penrsoe), 信区: Physics
标 题: 《命运骰子——量子力学简史》（第二十五章）
发信站: 两全其美网 (Wed Aug 13 10:16:44 2008), 本站(lqqm.net)


《命运骰子——量子力学简史》（第二十五章）
第二十五章 新罗马帝国（下）

（1）


蜜月期。

费米带着劳拉在罗马机场坐上了水上飞机，飞机贴着海面飞行，去往避暑胜地热那亚。

飞机沿着海岸线飞行，极目骋怀，海岸的沙滩是是彩色的阳伞和穿着比基尼的美女。

“教授，你该教我什么是量子力学了。”老婆说。
“好啊，我先给你讲讲电磁学吧。其实，麦克斯韦发现，光是电磁波……”坐在边上的费米侧过脸来说。
“我不信！”老婆说。
……
飞机如一缕轻烟，扫过人们的头顶。大家都抬头仰望，欢呼雀跃……


（2）

在热那亚换乘火车，费米带着新婚燕尔的妻子在阿尔卑斯山南麓的山间穿行。远处的雪山洁白，在湛蓝的天穹下闪闪发光。
他们找了一间乡村旅店住下。

这对幸福的旅人又开始了愉快的交谈。

“光是怎么产生的？”老婆问。
“一个电子，从2层楼跳楼了，跌在地上，就产生了光子。”费米开始变的通俗起来。

“啊，这样啊，那电子为什么要跳楼呢？”老婆问。

“你这个学生，真是不好教啊。”费米笑着说，“这叫量子跃迁，至于为什么发生跳楼（跃迁），这也许是因为电子受到了一些莫名的影响。物理学家把这个影响叫做微小的扰动。”


“哦，我相信。”老婆接着问，“那么，中子也会跳楼吗？”

费米说：“中子?你的意思是不带电的粒子吧？我猜想它也会跃迁的，它跳下来，就会变成带正电的质子，然后放出带负电的电子，然后……”

老婆趴在费米身上，用胸脯贴着费米的背说：“我不信……”



（3）




1928年，物理学家面临困境，在中子转变为质子放出电子的过程（β衰变）中，能量似乎并不守恒。


结过婚的女人是很清楚的，家里有多少钱。如果老公把家里的钱偷偷拿给外面的“野女人”花，那么钱的数目就会显得很不守恒。

三 体运动可以解释这一切，于是，泡利在1930年认为，在β衰变的过程中，放出的粒子中，除了质子和电子，还有一个看不见的“野女人”在花家里的钱，这个在 暗处的“野女人”被称为“中微子”。在泡利这个解释之前，玻尔也有一个解释，玻尔认为，在微观过程中，比如β衰变中，能量守恒定理是失效的，换句话说，家 里的钱本来就不守恒——爱因斯坦听说这件事情后，心想，你们都没有吃过狗屎，我爱因斯坦吃过，那就是我看到过玻尔的能量不守恒定理。爱因斯坦写信给别人 说：“如果玻尔是对的，能量不守恒，那我宁愿成为一个鞋匠。”



泡利引进的中微子根本就没有被观测到！！ 这个偷偷花家里钱的小情人是很会捉迷藏的，她人藏起来了，但钱照花不误。并且她花钱的数目是非常随机的，今天花100，明天花200，后天化500，大后天化50，根本没有一个特征谱，也是一条很光滑的连续谱！！

泡利描述β衰变的方程如下：
n=p+e+v
n是中子，p是质子，e是电子，v是电子中微子。



根据量子力学的角动量合成规律，很显然，这四个粒子都是自旋为1/2的费米子。

并且电子和中微子不可能一开始就呆在原子核里面。（用海森堡不确定性原理就可以计算，原子核尺度里不可能有自由电子。)


（4）

费米对这个问题很感兴趣，因为β衰变电子的连续谱曲线必须得到完整的解释。——在本书中，读者们会发现，凡是曲线，背后都是有来历的，对一些实验曲线的解释方法有2种，一种是现象学的（比如开普勒三定律），一种是原理性的（比如牛顿万有引力）。




在漫长的6年中，费米写出了这四个费米子相互作用的有效理论，这个量子理论的手法完美得解释了β衰变电子的连续谱。这是薛定谔解出氢原子能谱以后量子理论最伟大的胜利。 费米在这时候奠定了他的新罗马帝国的教皇地位，这个地位不可动摇，因为他深入到了原子的核心。


费米在万紫千红的花丛中看见花蕊的秘密。他感觉很高兴，对塞格雷说：“我完成这件事情，将活在人们的记忆里。”