第548章 整数自旋！玻色-布鲁斯统计！物质第五态！物理学界轰动！
    概率波和不确定性原理被证明之后，量子力学迎来了蓬勃发展。
    各种成果如雨后春笋一般冒了出来。
    比如，科罗尼格、乌伦贝克、古德斯密特三人，通过理论和实验，发现整数自旋。
    即粒子的自旋数不再是±1/2，而是1。
    这意味着粒子能像正常小球一样，转一圈即可回到原位。
    消息一出，惊动物理学界。
    紧接着，汉堡大学副教授泡利通过计算发现，整数自旋的粒子，不符合不相容原理。
    电子的自旋数是±1/2，且它满足不相容原理。
    所以，两个能级相同的电子，不能处在同一个位置。
    而自旋数为1的粒子，意味着很多个粒子能同时在一个位置。
    这就非常奇怪了。
    很快，物理学界就证明了，光子就是自旋为整数1的粒子。
    此外，通过理论还发现，自旋为2甚至3都是可能存在的，只不过没有人能找到对应的实物粒子。
    真实历史上，粒子物理的雏形还要十多年才能出现。
    那时，物理学家通过粒子撞击或者宇宙射线，发现了很多性质不同的微观粒子。
    一时间，自旋概念又火了一把。
    很多物理学家都在研究整数自旋的性质。
    因为非整数自旋的粒子是电子、质子这样的微观粒子，已经研究的足够充分，大家都默认没什么问题。
    印度，达卡大学物理系。
    玻色最近很郁闷。
    他刚写好的论文，投了好几家物理学期刊，都没有被接受。
    编辑们给的意见，都认为论文中有明显的错误。
    玻色虽然参加过第三届布鲁斯会议，但这并不能给他发表论文带来优势。
    第三届布鲁斯会议上，李奇维为了鼓励年轻一辈，特意选择一批年轻物理学者作为代表。
    比如费米、狄拉克等人，玻色也在其中。
    但是物理学界人都知道，那些年轻人被选择，不是因为他们本身的实力。
    科学是讲究成果的领域，名气和天才美誉不能当饭吃。
    泡利、海森堡等人能名震天下，靠的不是天才之名，而是实打实的学术成就。
    因此，玻色从来没有因为被布鲁斯教授赏识而骄傲过。
    参加布鲁斯会议不代表什么，能在会上做发表震惊学界的成果才牛逼。
    但即便如此，被好几家期刊拒稿，也是一件很难受的事情。
    为此，玻色特意前往相距不远的加尔各答大学。
    他决定要向当今印度科学界的旗帜，拉曼教授请教。
    拉曼因为发现拉曼效应而名声大噪。
    虽然他在整个物理学界，不能算最牛的那一批。
    伟大物理学家、顶级物理学家、资深物理学家、普通物理学家，拉曼最多算是t4级普通物理学家。
    但是在印度国内，他是绝对的扛把子。
    而且就在今年，拉曼还被选为了英国皇家学会的院士，成为印度继拉马努金后的第二人。
    这么多荣誉和成果加身，使得拉曼在印度物理学界的地位十分超然。
    加尔各答大学，办公室内。
    拉曼眉头微皱。
    玻色带来的论文，他已经看了超过半小时了，仍然一言未发。
    忽然，他喃喃道：
    “有点意思.”
    玻色趁机连忙阐述道：
    “教授，我认为统计力学中麦克斯韦-玻尔兹曼分布定理，对于光子这样的整数自旋粒子并不成立。”
    “按照泡利教授的观点，整数自旋的粒子，在某一个能级上，可以容纳无限多个粒子。”
    “比如，同一个位置，光子可以无限迭加。”
    “这明显不符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布的条件。”
    所谓的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，是经典物理学中统计力学的核心理论。
    它主要应用于大量粒子的微观分析。
    但它所描述的粒子体系有限制。
    即：粒子间相互没有任何作用，互不影响，并且各个不同的粒子之间都是可以互相区别的，且所有粒子严格符合力学规律。
    其实就相当于大量的微观硬质小球聚在一起。
    但对于自旋为整数的粒子，如光子而言，其在同一个位置可以无限容纳。
    这在经典统计力学中，是完全不可想象的。
    因此，麦克斯韦-玻尔兹曼分布无法统计光子这样的粒子。
    这时，玻色继续说道：
    “所以，在研究大量光子在空间中的统计状态时，应该使用概率波这样的量子概念。”
    “在概率波基础上的统计，才能真正表征光子的运动情况。”
    “为此，我创造了一种新的统计规律，它适用于自旋为整数的微观粒子的统计。”
    “但是根据这个理论，我却得出了一个匪夷所思的结论。”
    “形象点说，在宏观世界里，同时投掷两枚硬币，出现两正的概率是四分之一。”
    “但若是硬币表现的像光子，那么投掷出两正的概率就变成了三分之一。”
    “因为此时的正反和反正，是同一种状态。”
    “用学术的语言说就是：两个同能量的光子是不能被分辨出来的。”
    “这又与麦克斯韦-玻尔兹曼分布的条件冲突了。”
    “因为传统观点认为不同粒子是可以相互区分的。”
    “但光子不行。”
    玻色说完之后，满脸期待地看着拉曼。
    他的论文之所以被拒收，就是因为他在论文中举的那个硬币例子。
    正常人第一反应肯定是觉得在胡扯。
    这个世界上怎么可能有一模一样，不可区分的事物呢？
    然而事实就是如此。
    这是因为粒子具有全同性概念。
    即：在量子力学中，具有完全相同内禀属性的粒子是不可区分的，这种不可区分性称为全同性。
    这种全同性不仅仅光子有，电子、质子也有。
    只要是量子态的粒子，都有全同性。
    在全同粒子组成的体系中，交换两个粒子的状态不会改变体系的微观状态。
    比如，一个箱子里充满了电子，现在拿出一点，然后再放入另一批的同等数量的电子。
    那么对于箱子而言，它没有任何的变化。
    听起来有点像废话，但在量子领域，却具有重要的意义。
    拉曼此刻已经有点懵逼了。
    玻色的理论，他能大概听懂，但是他没有判断能力，不知道是对是错。
    难怪对方的论文会被拒收，这个观点确实有点匪夷所思。
    玻色是拉曼最看重的物理学接班人。
    在没有把握的情况下，他不愿意对玻色的理论产生任何负面干扰。
    最重要的是，作为现在印度物理学的老大，拉曼必须为所有人排忧解难。
    于是，他笑着说道：
    “玻色，你这篇论文非常有创新性。”
    “我觉得是那些编辑看走眼了。”
    “我不擅长理论物理，所以没法给你很权威的建议。”
    “不过，我可以帮助你把论文发给布鲁斯教授看一看。”
    “你的想法是基于他提出的不确定性原理，或许布鲁斯教授会感兴趣。”
    “你觉得呢？”
    哗！
    玻色闻言喜不自禁。
    其实他在来之前就已经想到这点了。
    不过，一来，他不敢自己直接写信给布鲁斯教授；二来，他也不好意思主动开口让拉曼帮忙。
    万一自己提出的理论是垃圾，冒然发给布鲁斯教授，那岂不是破坏了印度物理学界在对方心中的印象。
    这种后果，玻色可承担不起。
    毕竟，他可不是小汤姆逊，关系够硬。
    拉曼的建议，正好说到了玻色的心坎上。
    “那太感谢您了，教授！”
    “我相信我不会让您失望的！”
    拉曼微微一笑。
    “现在量子力学领域，日新月异，你追我赶。”
    “为了保险起见，我会直接给布鲁斯教授发电报。”
    “不让你的理论蒙尘！”
    玻色心中暖暖的。
    这就是领袖的魅力！
    量子研究所。
    当李奇维接到拉曼的电报后，莞尔一笑。
    他决定帮助对方一把。
    他之所以善待拉曼和玻色，目的是鞭策华夏的学者们不要骄傲，印度和樱国的科学也在迅速发展。
    李奇维希望众人能逐渐摆脱对他的依赖，真正独立起来。
    纵然未来的某一天，他真的统一了四大力，也不代表科学就到尽头了。
    科学永无止境！
    玻色提出的理论，后来发展为玻色-爱因斯坦统计。
    它是描述自旋为整数的粒子的统计规律。
    物理学界为了方便，把自旋为整数的各种不同粒子，统称为“玻色子”。
    所以，光子就是一种玻色子。
    真实历史上，玻色在投稿无果后，曾写信给爱因斯坦，希望得到对方的评价。
    爱因斯坦一眼就看出了玻色理论的巨大价值，亲自把论文递给当时很有名的《德国物理学刊》上发表。
    并且，他还在玻色的基础上，把玻色子概念延伸到原子上，提出了一种新的现象。
    他认为一组高密度的玻色子在接近绝对零度的超低温状态下，会形成一种新的物质状态，即：玻色-爱因斯坦凝聚态。
    这种状态是一种气态的、超流性的状态。
    从爱因斯坦提出这个假设后，直到1995年，才终于被实验证实。
    物理学家使用气态的铷原子在1.7x10^-7k的低温下，首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚态。
    那么，这个所谓的玻色-爱因斯坦凝聚态到底有什么用呢？
    其中一个重要作用是能降低光速，把光速降低到每秒几米的程度。
    甚至更进一步还能“冻结”光，然后再释放出来。
    总之，玻色-爱因斯坦凝聚态是量子力学和凝聚态物理学中一个极其重要的理论。
    而它的基础，正是现在玻色所提出的统计规律。
    不过，这一世嘛，估计要改名为玻色-布鲁斯统计和玻色-布鲁斯凝聚态了。
    李奇维大笔一挥，在信中给出了极高的评价。
    几天之后。
    拉曼收到回报，满脸兴奋。
    “玻色，你太幸运了！”
    “布鲁斯教授非常看好你的理论。”
    “他认为这是量子力学领域的又一个重要突破。”
    “《自然》期刊会接收你的论文，并封面发表。”
    “而且，布鲁斯教授还邀请你去欧洲作报告，宣讲你的理论成果。”
    哗！
    玻色简直不敢相信自己的耳朵。
    他竟然能得到布鲁斯教授如此之高的评价，甚至还能去欧洲演讲。
    一时间，他激动地说不出话来。
    拉曼真心为玻色感到高兴。
    对方不仅有了学术突破，甚至还是在最难的理论物理方向。
    何其不易！
    恐怕这就是布鲁斯教授那么看重玻色的原因。
    拉曼内心感慨，他终于不用一个人承担那么大的压力了。
    “印度物理学界后继有人！”
    1924年5月1日。
    《自然》期刊发表了玻色的统计理论。
    论文一出，物理学界轰动！
    这又是一个重磅性的理论成果。
    “怪不得布鲁斯教授一直说量子大世。”
    “这才是真正的大世啊！”
    “之前的相对论，几乎被布鲁斯教授一个人包场了。”
    “而量子力学不同，任何人都有机会参与进来，说不定就能像玻色一样，一鸣惊人！”
    此外，玻色的结论，也开启了粒子全同性的研究热潮。
    真实历史上，这个概念随着量子力学的发展，逐渐成为一个共识，被物理学家们所接受。
    接着，当玻色和李奇维的故事传开后，又引起一阵惊呼，众人无不羡慕。
    “这是大佬提携后辈的典范！”
    仅仅十天之后，李奇维再发雄文。
    他在玻色统计规律的基础上，提出了物质凝聚态假说。
    论文一出，物理学界骇然！
    这是继气态、液态、固态、等离子态之后，物质的第五种形态！
    “我的天啊！”
    “布鲁斯教授这是把玻色的理论硬生生拔高一个层级！”
    “他竟然从理论上得出了一个全新的物质形态！”
    “简直恐怖如斯！”
    玻色在看完论文后，震撼不已。
    他的理论是针对光子这样的粒子，但是竟然也可以推广到原子层面？
    这是他从来没有想过的。
    “布鲁斯教授的思想如星空一般浩瀚无垠。”
    得益于玻色和李奇维在新统计规律上的贡献。
    物理学界把这种全新的统计理论称为玻色-布鲁斯统计。
    与之对应的凝聚态，则被称为玻色-布鲁斯凝聚态。
    一时间，量子力学研究如火上浇油一般。
    (本章完)