中国晴分享 http://blog.sciencenet.cn/u/harmonism

博文

科学革命已悄然来临

已有 2140 次阅读 2023-7-7 16:26 |系统分类:观点评述

中国科学院曾纪晴博士(氢博士)不久前发表了一篇《下一次科学革命将发生在哪个科学领域?》文章,预言下一次科学革命将发生在“相对论和量子力学”领域。记者注意到,最近氢博士在加拿大国际期刊Physics Essays发表了两篇论文,《无质量“物体”的运动与光的物理学本质和运动规律》和《物体运动的光测速度与观测者位置效应》,否定并取代了相对论。而此前(2021和2022年)氢博士在Physics Essay期刊上也发表了两篇文章,《量子产生的经典物理学机制及其对氢原子结构与光电效应的解释》和《类氢原子中电子椭圆轨道量子化的经典物理学推导》,对普朗克能量子概念进行了修正,纠正了人们对电磁学中电子绕核运动辐射能量的错误认知,解释了电子跃迁的物理机制,在此基础上得到了能量量子化与氢原子结构量子化的结果,解释了光电效应。该研究表明,之前认为不可解释的量子现象都可以得到可理解、可预测的物理机制解释,不存在不可解释的神秘甚至玄幻的“量子力学”现象。氢博士最近先后发表的4篇论文正好聚焦“相对论和量子力学”领域,其论文所具有的颠覆性创新意义,意味着一场划时代的科学革命已悄然来临。

记者:首先祝贺您的论文正式发表了!您这4篇论文都是具有重大原创性的论文,按理说应该发表在Nature或Science之类的国际著名期刊才对。为何您的4篇论文都发表在加拿大的Physics Essays杂志上?

氢博士:谢谢!我的论文曾投稿到许多杂志,但基本上都是直接拒稿。首先是投稿到国内中英文期刊,编辑部都是直接拒稿不给任何理由。然后投稿到国外期刊,上至顶级期刊下至普通SCI杂志,基本上也是编辑部秒拒。很少杂志有审稿意见,有也跟没有审稿意见差不多,它们都没有针对文章具体内容发表意见,只是笼统地说文章不符它们的发表要求,有的干脆直白地说,相对论或量子力学有关理论是经过大量实验验证的正确理论,言下之意我的论文不用审就知道是错的。我通过论文投稿证实了目前主流学术界的确是集体封杀反对和质疑相对论和量子力学的研究工作。后来了解到加拿大Physics Essay期刊坚持学术自由,鼓励发表新思想和创新研究成果,因此就把文章投到该杂志了。我想,重要的是论文的发表,而不是论文发表在哪个期刊上。

现在的问题是,由于主流学术界对反对和质疑相对论和量子力学理论的封杀,这些论文不可能发表在SCI期刊上,只能发表了没有什么影响力的非SCI期刊上。在这些期刊上发表的论文,非主流学术界的民间学者一般不看,因为他们往往连SCI期刊发表的论文也不看。而现在每年发表的SCI论文数量猛增,学术界专业人士往往也仅仅关注本领域甚至本项目相关的研究内容,没有时间和精力去关注其它研究领域和内容。因此,学术界专业人士连本专业的SCI论文都看不过来,对于非SCI期刊发表的论文基本上是不屑一顾。所以,反对和质疑相对论和量子力学的论文虽然能够发表在非SCI期刊上,但基本上都是石沉大海,翻不起任何浪花。

记者:您说的情况确实存在。实际上,即便发表在有影响力的SCI期刊上,论文的影响力也并非可以显现出来,还需要进行宣传和推广,才能扩大其影响力。如果论文发表在非SCI期刊上,那就更加需要努力宣传推广才行。

氢博士:您说得对。我现在主要精力还是搞研究,写论文。以后有时间再静下心来做一些科普推广工作。

记者:我觉得您的四篇文章意义非常重大,在我看来的确是颠覆性或革命性的科学成果。您在《量子产生的经典物理学机制及其对氢原子结构与光电效应的解释》和《类氢原子中电子椭圆轨道量子化的经典物理学推导》两篇文章中,修正了普朗克的能量子概念,同时改正了一个认为电子只要绕核运动就会辐射能量的错误,在此基础上解释了电子绕核运动轨道的稳定性、光与电子相互作用(光量子的辐射与吸收)的物理机制、电子跃迁的物理机制、原子光谱的不连续性、玻尔半径的物理意义以及光电效应等。特别是,您在此基础上,推导出了氢原子与类氢原子的电子运动轨道的量子化,得出了里德伯常量。可能很多人并不了解您的成果的重大意义。您能否给大家介绍一下?

氢博士:能量子的概念是普朗克在1900年首次提出的。当时,普朗克在研究黑体辐射问题时,发现用经典物理学无法准确解释黑体辐射谱的特征。为了解决这一问题,普朗克假设能量只能以一份一份的离散单位(即“能量子”)形式存在,能量量子的大小是由频率确定的,E=hv。这种假设被称为“普朗克能量量子假设”,也是现代量子力学发展的开端。因为这一假设成功地解释了黑体辐射问题,普朗克因此获得了1918年的诺贝尔物理学奖。

记者:经典物理学为何无法准确解释黑体辐射谱的特征?是否经典物理学假设了能量是连续存在的?

氢博士:研究黑体问题时,人们所采用的经典物理学原理是基于波动理论的,即光被视为一种连续的波动现象,根据热力学的基本原理和波动理论,经典物理学预测黑体辐射的光谱具有连续性,而实验结果则与这一预测存在严重的矛盾。这一问题被称为“紫外灾难”。

经典物理学的基本假设是物质是连续的,即物质的性质可以通过连续的变量来描述。但是,物质连续性的假设本来就是一种数学假设,它并不符合物理实际。因为物质是由基本粒子组成的,粒子之间是真空,因此物质的连续性本来就是不符合物理实际的。但是,由于当时人们并不了解这一点,从宏观的角度来看,物质似乎是连续的,可以无限可分的,这是数学上的连续性假设的基础。但从微观的角度看,物质却是由离散的粒子通过相互作用组成的,这就不符合数学上的连续性了。

记者:说得非常好,的确如此。在经典物理学中,物质连续性的假设只是一种理想化的假设,即在考虑宏观问题时,物质被看做是连续的、无限可分的,方便我们进行数学和物理分析。但在微观尺度下,物质确实是由离散的基本粒子(如电子、质子等)组成的。

氢博士:黑体辐射问题的解决历程正好是科学发展的一个缩影。经典物理学假设了物质的连续性,从而得出了黑体辐射光谱应该是连续的结论。但实验结果与这个结论不符,说明原有的假设有问题。普朗克提出了量子化假设,即黑体辐射只能以离散的能量量子形式存在,该假设成功地解决了经典物理学存在的问题。

我认为,把物理学区分为“经典物理学”与“量子力学”是不对的。在黑体辐射问题上,既然已经证明物质连续性的假设是错误的,那么就不能将这种错误的假设当成“经典物理学”原理。虽然我们从宏观的角度可以认为物质具有连续性,满足数学的连续性条件,但从微观的角度来看,物质的连续性就不符合物理实际。所以,我们应该根据具体的物理问题来具体分析,而不是将物理学区分为“经典物理学”与“量子力学”。不对的假设就是错误的,就应该纠正,而不是将其归之于“经典物理学”。此外,人们之所以将研究量子化的现象的理论称为“量子力学”还有一个原因,就是人们认为量子化现象是无法用“经典物理学”原理解释的,甚至是违背常识常理而难以理解的。这就更加离谱了。经典物理学中,一些错误的假设或理论应该被纠正,纠正之后就不能再把这些错误的假设或理论纳入到“经典物理学”之中了。说什么一些量子化现象不能用“经典物理学”原理解释,实际上是不能用“经典物理学”中的一些错误的认识或理论解释。

记者:您的意思是,所谓的量子化现象也应该是可理解、可解释的,物理现象都应该有可解释的物理机制?

氢博士:正是此意。普朗克提出能量子假设,玻尔和索末菲提出基于量子化假设的氢原子结构理论,他们都仅仅基于量子化假设进行讨论和计算,并没有对这些量子化假设进行物理学机制的解释。他们终其一生都没能给出量子化现象的物理机制解释。现代量子力学知道现在都还是建立在一系列假设基础上的理论。

科学理论本来就应该是解释性的理论,对客观现象为何发生作出可理解、可预测的解释。所谓可理解的解释,当然应该是用已知的、熟悉概念、原理去解释未知的现象。可预测的解释,说明该解释可能是正确的,但它不能代替可理解的解释。用一个未知的新假设去解释一个未知的新现象,可以得到可预测的解释,但不能得到可理解的解释。因此,我们必须用已知的、熟悉概念、原理去解释这个未知的新假设,才能最终可理解的科学解释。

然而,几乎所有的量子物理学家都放弃了对量子力学理论做可理解的解释。他们干脆宣称,量子力学就是不可理解(不能用经典物理学解释)的,“shut up and do calculation!”。 他们甚至把量子力学的这种不可解释、不可理解性当做是量子力学的特征,并自以为超越了可理解可解释的“经典物理学”。

记者:您的工作的重大意义和价值,就在于您把量子化现象作出了可理解、可预测的科学解释。能否就论文具体内容再详细讨论一下?

氢博士:好的。普朗克提出能量子假设是非常伟大的思想,但是存在一点缺陷。他本来假设能量是一份一份被辐射或吸收的,每一份能量就是最小的能量单元,他称之为能量子。这就是最早的能量量子化概念。既然是最小的一份能量,那么就应该是一个最小的一个量值。但是普朗克却把它的能量子大小规定为E=hv。这样,能量子的大小就与辐射频率成正比了,随着频率不同而变化了。显然,这个所谓的能量子就成了一个随频率任何变化的数值,根本就不是一个最小的一份能量了。这是能量量子化的概念相违背。

记者:人们普遍认为,普朗克的能量量子化概念是认为辐射或吸收的能量是能量子的整数倍,即E=nhv

氢博士:我认为这是错误的。辐射能都是相同性质的能量,不应该区分为不同频率的能量。辐射频率的大小,代表的是能量数量的多少,并不代表不同的辐射频率是不同性质的能量。因此,辐射能的能量子就应该是固定大小数值的一个最小的量,而不应该是一个随频率变化的量。E=nhv表示的是hv的整数倍能量,但hv并不是能量子。

记者:明白了。人们普遍理解错这一点,您纠正了人们长期以来的错误。

氢博士:普朗克既然把能量子的物理意义弄错了,他自然也就无法对其作出物理机制的解释了。实际上,科学界一直没有对辐射的产生和吸收作出物理机制的解释。

记者:玻尔提出氢原子结构理论,假设了电子跃迁,认为电子可以在基态轨道和激发态轨道之间跃迁,从而辐射或吸收能量。不同能级轨道之间的能量差就是一个能量子的大小,ΔE=hν。这应该是一个合理的解释吧?

氢博士:玻尔只是根据其电子轨道定态假设和普朗克能量子概念作出的假设。根据前面的分析,玻尔只是作出了一个可预测的解释,并没有作出可理解的解释。因为他的解释全部都是建立在假设基础之上的,并不是采用已知的、熟悉概念、原理去解释未知的现象。事实上,所有这些假设都没有得到可理解的解释。也就是没有给出物理机制的科学解释。

比如,电子轨道为什么会存在不辐射也不吸收能量的定态轨道?电子跃迁是如何发生的?电子跃迁的物理机制是什么?不能能级之间电子跃迁辐射或吸收的能量为什么具有不同的频率?也就是说,原子光谱为什么是线性的,而不是连续的?

所有这些问题,玻尔都没有给出物理机制的解释。他只是在假设的基础上作出了可预测的解释。即,如果这一系列假设成立的话,就可以得出符合实验观察结果的预测。在这一点上,他确实是成功了。

但科学理论不能只有假设,而没有可理解的解释,否则就是建立在假设的基础上,科学的根基就不牢靠。特别是,科学的一大目的,就是要解释“为什么”,如果科学理论不能给出可理解的解释,那么科学的目的就没有真正达成。

记者:是的。您的工作弥补了普朗克与玻尔、索末菲的不足,也可以说是完成了他们的心愿。因为,他们终其一生都想要给出可理解的解释,但是他们始终没能完成,遗憾终生。

氢博士。没错,我也为此感到很欣慰。

记者:人们普遍相信,电子绕核运动时就会辐射能量。据此,人们推测电子绕核运动将在极短的时间内掉入原子核,造成原子崩塌。但事实上,原子好好地稳定存在。人们无法理解和解释这个事实。于是,玻尔提出一个假设,认为电子绕核运动存在一个既不辐射也不吸收能量的轨道状态,他称之为定态。正如您所说,玻尔只是给出了这么一个假设,但他并没有解释为什么会存在这么一个定态。对此,您是如何解释的呢?

氢博士:人们长期以来普遍认为电子绕核运动就一定会辐射能量。如果电子绕核做匀速圆周运动,那么电子辐射的频率就等于电子绕核运转的频率。但是,我要指出,这是第一个致命的错误。

人们之所以有这样的误解,是因为误用了拉莫尔公式。在经典电磁学中有一个拉莫尔公式,它告诉我们电荷的加速运动会产生电磁辐射。人们据此想当然地认为,因为做匀速圆周运动的电子存在向心加速度,就是在做加速运动,就会不断辐射能量,最后电子将坠入原子核。

人们通常把电子绕核做匀速圆周运动也当作电子做加速运动,这是将向心加速度误作线性加速度。物体做匀速圆周运动时的确存在向心加速度,但在电子与原子之间的库伦力(提供向心力)不产生任何位移,因此向心力不做功,也就不会消耗能量。可见,电子做匀速圆周运动时,库仑力(向心力)不做功,因此不会产生任何辐射。事实上,在一个动能和势能可以相互转化的系统中,不论物体做圆周运动还是椭圆运动,只要其运动周期不变,系统保持能量守恒与角动量守恒,反之亦然,如地球绕太阳运转的周期不变一样。其次,拉莫尔公式涉及的电荷是孤立电荷。对于绕原子核运动的电子,它是在原子核形成的保守势场中运动,我们不能把它从整个原子系统中分离出来把它当做孤立电荷来看待。由于电子与原子核之间存在库仑力的作用,电子绕核运动的总能量是其动能与势能之和。根据位力定理,电子能量增加时,电子绕核运动的半径增大,势能增加而动能减少;反之,电子能量减少时电子绕核运动的半径减小,势能减小而动能增加。也就是说,电子的能量增加时电子绕核做减速圆周运动,而电子能量减小时电子绕核做加速圆周运动。显然,电子能量维持稳定状态时,电子绕核做匀速圆周或椭圆运动。拉莫尔公式认为只要孤立电荷的运动存在加速度,不管是加速运动或减速运动都将辐射能量。然而在保守势场的原子体系中,电子的减速圆周运动则说明它吸收了能量,因此拉莫尔公式并不适用于电子绕核运动的情形。

如果原子体系处于能量动态平衡状态,电子绕核运动的动能与势能之和的总能量就维持不变。电子的这种总能量守恒的状态就保证了电子绕核运动将维持匀速圆周运动或运转周期不变的匀速椭圆运动。电子的这种运动轨道就是定态轨道。

玻尔所假设的定态轨道,指的是电子在这样的轨道不吸收也不辐射能量。这种假设其实是错误的。如果真有这样的定态轨道,那么一旦电子进入这种轨道,它就不吸收也不辐射能量,就永远处于这种定态轨道,怎么还会有电子跃迁呢?电子是否吸收或辐射能量,需要看原子体系与外部环境之间的能量状态变化。比如,电子在某个定态轨道m运动,当有外界能量输入比如受到光的照射时,电子还是会吸收能量的。当原子体系外部环境能量降低时,原子体系不能维持其原有能量状态,只能释放能量,产生辐射是很常见的能量释放方式。可见电子绕核运动的轨道并不存在玻尔所假设的不吸收也不辐射能量的所谓定态轨道,这是说,在原子体系维持能量动态平衡状态是,电子可以绕核做周期不变的圆周运动,这种周期不变的匀速圆周运动或椭圆运动轨道,就被称为定态轨道。

记者:您纠正了人们一直以来的想当然的错误。这可是重大发现啊。

氢博士:其实,许多人都知道,电子在等势面上运动时,电场力不做功,势能保持不变。电子绕核做匀速圆周运动时,电子就是在相同半径的等势面上运动,势能不变,库仑力(向心力)不做功,动能也不变,因此电子的总能量不变,能量守恒。这是极其简单的道理。当然,大部分人对此还是有误解,坚信只要电子绕核运动就会辐射能量。

当电子绕核做周期不变的匀速椭圆运动时,当库仑力(向心力)不垂直于电子的运动方向时会对电子做功,但是这个做功仅仅是作为电子运动的动能与势能的转换,其势能与动能之和的总能量不变,能量依然是守恒的。地球绕太阳做椭圆运动时,运转周期不变,近日点和远日点地球与太阳的距离不同,引力大小不同,运动速度也不同。但地球相对于太阳,万有引力起的作用就是地球的动能与势能的转换,地球在椭圆轨道运动的总能量维持不变。因此,只要物体做周期不变的圆周运动或椭圆运动,它在运动轨道上的总能量就是不变的。实际上物体在这样的轨道上运动,都满足能量守恒与角动量守恒,这是物理学常识。

人们相信电子只要绕核运动就会辐射能量,主要是因为误解和误用了拉莫尔公式。现在纠正这个错误还是有很重要的意义。因为,只有认识到这个错误,才能理解我的论文。

记者:您的工作是在纠正了人们对普朗克能量子概念以及拉莫尔公式的错误理解的基础上做出的重大创新发现。伟大的发现都是从小小的细节开始的。现在看来,这些错误都是非常简单的错误,但却是关键性的错误。只有认识到这两个基本错误,才能理解您的论文。

氢博士:是的。正确的解释只有建立在正确的认识之上。只有正确的解释才能被人们理解,因为可理解的解释都是建立在已知的、熟悉的、正确的概念和原理之上的。我们在纠正了能量子概念和对拉莫尔公式的错误认识和误用,自然就会产生对量子概念和原子系统中的电子吸收和辐射能量(光量子)的正确认识。

人们错误地将拉莫尔公式应用在原子体系中,误认为电子只要电子绕核运动就会辐射能量。而玻尔没有跳出这个错误认知,面对电子没有掉入原子核发生崩塌的事实,他直接假定存在一种定态轨道,电子在这样的定态轨道上运行不吸收和不辐射能量。这种假定不过是承认电子不会掉入原子核的基本事实,并不是什么科学解释。而我们对这个错误认知的纠正,不仅解释了定态轨道,还直接导致了对电子跃迁物理机制的解释。

前面已经指出,玻尔假设的既不吸收也不辐射能量的定态轨道是不存在的。所谓的定态轨道,不过是原子体系处于能量动态平衡状态时,电子绕核做周期不变的匀速圆周运动或椭圆运动的运行轨道。当原子体系的能量平衡状态被到时,电子就将吸收或辐射能量已重新达到新的能量平衡状态。电子从一个定态轨道转到另一个定态轨道的过程就是电子跃迁。如果点在在定态轨道既不吸收也不辐射能量,那就根本不会发生电子跃迁。

现在,我们来解释一下电子跃迁的物理机制。我们先解释电子从高能级定态轨道如何跃迁到低能级定态轨道。当原子体系所处的环境能量降低后(比如温度下降),作为一个能量系统,原子的总能量也将减小以适应周围能量状态。此时,原子中处于高能级定态轨道的电子由于原子体系能量不足以维持它保持原有的能级状态,首先电子的动能将减小,电子运动速度下降。然而,随着电子运动速度的下降,所需的向心力便减小了,但是电子与原子之间的库仑力不变,这样就导致了库仑力大于向心力,电子便被拉向原子核方向,产生位移,库仑力便做功了。此时,由于电子绕核运动的半径减小了,电子的势能降低了。根据能量守恒,势能的降低必然导致电子动能的增加,实际上电子绕核运动的速度增加了。而根据位力定理,势能的降低值是动能增加值的两倍,通过计算我们可以得出库仑力所做的功恰好不见了,这份消失的能量正好就是电子辐射的能量。显然,电子辐射的能量正是库仑力将电子往原子核方向拉所做的功转化而来的。库仑力做功时,电子产生加速运动,根据经典电磁学,电子加速运动就相当于产生了变化的电流,因而就产生了变化的磁场,而变化的磁场同时又激发变化的电场由此产生电磁波辐射。这就是电子加速运动辐射能量的物理机制。这样我们就解释了电子从高能级跃迁到低能级辐射能量的物理机制。

我们再来解释电子从如何从低能级轨道跃迁到高能级定态轨道。当原子体系周围环境能量增加(比如被光照射)时,由于光的本质是电磁波,电磁波是变化的电磁场,当电子穿越电磁波时,由于电磁波的电场与磁场交替变换,电子必然受到变化的电场或磁场的作用从而产生电磁力的作用,这种电磁力的持续作用而做功,电子的能量得到增加,根据位力定理,电子的运动半径便不断增大,势能增加而电子的运动速度减小。这样我们就解释了电子吸收光能从低能级定态轨道跃迁到高能级定态轨道的物理机制。

之前,人们认为电子绕核做圆周运动时,不论加速运动还是减速运动,甚至是匀速圆周运动,只要电子绕核运动,都会辐射能量。这种错误的认识,严重阻碍了人们对电子跃迁的正确认识。我们纠正了这个错误认识,很自然地就解释了之前人们认为无法解释的电子跃迁现象。

记者:您的解释让我明白了两点:一是电子并非绕核运动都会辐射能量,特别是电子绕核减速运动时并非在辐射能量,相反是因为吸收了能量才做减速运动,在减速运动的是同,轨道半径增大了;二是电子在定态轨道并非不吸收也不辐射能量,而是因为原子体系如果维持能量动态平衡状态,电子就会处于绕核做周期不变的匀速圆周运动或椭圆运动的轨道,这样的定态轨道就叫定态轨道。但当原子体系与外界的能量平衡状态被打破,处于定态轨道的电子将吸收或辐射能量而跃迁到更高或更低能级的定态轨道上。

氢博士:您的理解非常正确。前面的这些分析仅得到一些粗浅的基本认识。继续深入对电子跃迁的细节进行研究,我们有了更加重大的发现。

假设电子绕核做加速或减速圆周运动,电子吸收或辐射能量ΔE,电子绕核运动频率变化为Δf,那么ΔEf 就可以认为是一个振动周期的电磁波(一个频率或一个波长)的能量等于电子每增加一个圆周运动频率所辐射或吸收的平均能量。或者说,电子绕核运动每增加或减少一个频率恰好对应辐射或吸收一个振动周期的电磁波能量。由于一个电子的电荷是最小的电荷(即单位电荷),因此一个电子辐射或吸收一个振动周期的电磁波能量就是一个“最小能量单元”。显然,这个最小的能量单元就是一个能量子或光量子,我们把它标记为ε。这就是修正后的量子概念,它真正代表了一份最小的能量单元,符合了普朗克最早对量子概念的定义。

记者:这绝对是一个伟大的科学发现!您不但解释清楚了电子跃迁的物理学机制,还通过解释电子跃迁的物理机制,修正了普朗克的能量子概念,让我们拥有了真正的、正确的量子概念。如果当时普朗克不是把他的能量子大小规定为E=hv的话,而是坚持其最小的一份能量单元的定义,把能量子的能量大小规定为某个数值,比如像您那样用ε表示,后面的量子力学是否就能走上正轨了呢?

氢博士:前面已经提到,主要是因为普朗克没有真正理解能量子的物理意义。当时黑体辐射研究陷入困境的是要问题是,由经典物理学的物质连续性假设得出的黑体吸收和辐射的能量也必须是连续的(具有连续的能量谱),这个假设与实验结果相矛盾。为了解决这个问题,普朗克才提出了辐射能量是离散而不是连续的假设。可见,当时普朗克所理解的能量子,主要含义是辐射能量是离散的而不是连续的。即重点在于用离散性取代了连续性。其实,这里本身就有一个理解误区。黑体辐射问题中辐射能量的连续性,实际指的是黑体辐射或吸收辐射能的能量谱(注意是能量谱,类似于光谱)是连续的。因此,如果要解决这个假设与实验之间的矛盾,本来应该是纠正这个能量谱连续的假设才对。但是,普朗克给出的能量离散假设,只是说黑体辐射或吸收的能量是按照hv为单位一份一份地进行的,辐射或吸收的能量是hv的整数倍,E=nhv。尽管如此,他的这个能量子假设却成功地解决了黑体辐射的紫外灾难问题。这就让人们坚信,普朗克的这个一份一份的、离散的能量子假设是正确的。

历史不能假设。当普朗克的能量子概念被大家接受之后,人们便不再对其进行深入思考,真正的能量概念也只能经过120年后由我给大家揭示了。

记者:我注意到您的能量ε的大小的确定借鉴了普朗克的普朗克常数h的数值。如果不借鉴已知的普朗克常数h,您可以得到准确的能量ε的大小吗?

氢博士:这是一个很好的问题。我们经过理论分析,事实上已经得到了作用量(εΔt):

假设一个电子在Δt时间内吸收或辐射的总能量是ΔE,总共吸收或辐射的“最小能量单元”ε的数量是k个,则:

电子吸收或辐射的功率为:

ν=k/Δt,则ν代表单位时间内电子吸收或辐射的量子数。根据我们的修正的量子定义,一个能量子或光量子就是一个完整电磁交替振荡周期的电磁波。单位时间内吸收或辐射ν个数量的光量子,相当于单位时间内吸收或辐射了频率为ν的电磁波。因此

由(2)(3)式,得

εΔt是作用量的单位(能量×时间),表示最小能量单元ε的时间积累。因此,当Δt取单位时间1秒(s)时,εΔt就成为了最小作用量。我们借鉴了普朗克常数h,直接就得出了ε的值。这是由于我们已经知道普朗克常数h的物理意义就是作用量子。假如我们事先不知道普朗克常数h的数值,也不影响我们的分析和计算。这个未知的数值,也可以通过光电效应等实验,测量出来。

记者:您对作用量子的物理意义和推导我认为是正确的,因为从作用量的物理意义来看,您的能量子ε是最小能量单元,那么单位时间内(1秒)这个最小能量单元ε的作用量当然就是最小作用量。但是,普朗克的能量子是hv,如果认为这份能量是最小能量单元的话,那么单位时间(1秒)内的作用量应该是hvx1s。显然这个数字比普朗克常数大vx1s倍。这就与普朗克常数h是作用量子相矛盾了。

氢博士:是的,这再一次证明,普朗克的能量子大小为E=hv是错误的。

(后续部分请下载文档阅读https://zenodo.org/record/8123549)



https://blog.sciencenet.cn/blog-52021-1394446.html

上一篇:下一次科学革命将发生在哪个科学领域?
下一篇:什么是“相对论综合征”
收藏 IP: 113.70.182.*| 热度|

2 杨正瓴 谢钢

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (5 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-12-23 19:19

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部