慕尼黑整体情况不太乐观,不过这时候的慕尼黑大学水平却不一般,经典领域有伦琴镇着,量子领域有索末菲这尊大神,学生中则有一对炸裂级别的同学:泡利和海森堡。
所以爱因斯坦和李谕举办讲座可以讲点难度高的。
爱因斯坦在黑板上写出他的场方程,讲道:
“三年前,我第一次想到宇宙的样子,提出了宇宙有限无边的理论,现在广义相对论经过日食观测被证实,可以进行更深一步的研究了。
“大家看,如果有一个球壳,即三维空间下球体的二维曲面,它显然是有限的,但生活在球壳上面的二维生物肯定找不到边界。
“我们的三维世界与之类似,只需要把二维球壳想象成三维的空间就行。也就是说,我们的空间是四维时空中的三维超球面而已。”
泡利立马举手问道:“如果宇宙有限无边,我是不是可以驾驶像李谕先生书中的宇宙飞船那样的飞行器,沿着宇宙某一个方向行驶,假设生命无限,还会回到原点?”
爱因斯坦说:“没错,这样也顺便解释了奥伯斯佯谬,因为宇宙是有限的,夜晚的天空就不可能是明亮的。
“同时,这样的假定还可以求解广义相对论场方程。偏微分方程组需要初始条件和边界条件,初始条件容易解决,按照现在的宇宙就可以;而边界条件,既然宇宙有限无边,就不需要边界条件了。”
海森堡说:“教授似乎是在引导我们求解这个极其困难的偏微分方程?”
“可以这么理解,”爱因斯坦说,“但我还要给场方程加点东西,因为这个方程只体现了引力。而宇宙中如果只有引力,不应该是静态的,应该会在引力下坍缩。所以我认为还存在一个未知的排斥项,但至于它具体是什么,我并不知道,所以暂时用一个大写的Λ来表示,姑且称其为宇宙项。”
这就是大名鼎鼎的爱因斯坦宇宙项常数。
泡利这人就爱唱反调,立马问道:“爱因斯坦教授,我承认引入这个宇宙项后,引力与斥力可以达到平衡,形成您所说的静态宇宙模型。但最关键的问题就是斥力在哪里,是由什么提供的?不管实验观测还是理论推导,都不存在所谓的斥力。”
“非常棒的问题,”爱因斯坦说,“但我很遗憾地告诉你,我真的不知道,甚至很疑惑。”
泡利说:“那么加入宇宙项后的场方程,就存在不可知的缺陷,不完整了?”
“额……可以这么说吧,”爱因斯坦承认道,“毕竟对于宇宙,我们还有很多不知道的东西。不过也好,这样就有了研究方向。”
爱因斯坦成功化解了自己的尴尬,也见识到了泡利这个“怼神”威名,——有啥说啥,一点都不惧怕权威。
泡利一向如此,幸亏他在慕尼黑大学跟的是脾气好的索末菲。明年转入哥廷根学习,玻恩就十分受不了泡利。
结束讲座,来到物理系的办公室,索末菲盛赞了爱因斯坦的广义相对论。
李谕则突然拿出一本小杂志,对爱因斯坦说:“这篇文章您看过吗?”
爱因斯坦瞄了一眼,说:“看过,是一个叫做弗里德曼的俄国数学家投的稿。他竟然说通过广义相对论的场方程解出了新宇宙模型,并且分成了欧式几何与非欧几何三种情况,宇宙既有可能收缩,也有可能膨胀。但不管哪一种,他都声称宇宙不是静态的。”
其实就是不同的空间曲率的三种情况。
咱们平常认知的世界是个平直空间,也就是欧几里得几何,或简称欧式几何,三角形的内角和等于180°,这样的宇宙是无限无边的;
如果是球面空间,也就是爱因斯坦假设的那个有限无边的模型,是个正曲率空间,三角形内角和>180°;
还有一种马鞍面形状的负曲率空间,三角形的内角和<180°,也是无限无边的。
索末菲拿过来看了看,说:“数学过程挺完整,怎么没有发在《物理年鉴》上?”
“因为是我审的稿,我认为漏洞百出,就驳回了,这样蹊跷的文章太多。”爱因斯坦说。
“不一定是错的,”李谕却说,“此前我在哈佛天文台,早就观测到了红移现象,虽然数据量很少,至少说明星体是在远离我们而去。”
“那个河外星系,叫仙女座星系的,不就是蓝移吗?”爱因斯坦说,“在大尺度上,宇宙应当就是静态的,虽然我没有太多证据。”
索末菲说:“猜测?爱因斯坦教授果然喜欢思想实验,你在脑子里就把实验做了,可比我们费尽心思制作实验仪器快捷太多。”
李谕则说:“如果真的存在这个宇宙项,能够提供斥力,物理学可就又要掀起一阵波涛了。就像那个叫做泡利的学生提问时说的,我们没有观测到这种排斥力存在,假设它存在的话,我们能够观测到的万有引力,则很可能就是合力。”
爱因斯坦无奈道:“确实有些难以置信,但我真的不知道这个宇宙项是什么,仅仅作为一种猜想。”
他的这个宇宙项常数将来堪称一波三折。
又过了几年,一个比利时神父勒梅特得到了与俄国科学家弗里德曼同样的结果,认为宇宙不是静态的,而是动态的,要么收缩要么膨胀。
——话说勒梅特也够神奇的,1927年以前他一直是个职业神父,1927年突然转行做天体物理,而且还得到了很出色的成果。
见到越来越多人推导出这个结果,爱因斯坦开始觉得事情不太对了。
到了1929年,哈勃又测量了大量恒星,发现都是红移,并且几乎凭借直觉发现越远的恒星红移越大,证明宇宙在膨胀。
爱因斯坦才明白自己错了,承认“宇宙项常数是自己这辈子最大的错误”。
但李谕知道,这件事没这么简单,所以并没有直接反驳爱因斯坦。
时间再过半个世纪,天文学家意外发现,宇宙在60亿年前开始了加速膨胀。
这件事相当诡异,因为不知道加速膨胀的能量从哪而来的。
于是科学界猜测宇宙中存在一种“暗能量”,而且这种暗能量还要提供斥力,并且均匀分布(严重怀疑与真空有关,因为均匀分布的就是真空)。
后来还有人通过暗能量预言宇宙未来会大撕裂。
最主要科学家测算了宇宙项常数,竟然极其接近爱因斯坦预言的-1,真是神了!
所以被爱因斯坦抛弃的宇宙项常数,神奇得又回来了(仍旧存在很多疑点有待研究)。
李谕说:“弗里德曼的结果可以拿出来,让各大高校的学生教授们都看看,如果挑不出毛病,不见得是坏事。”
爱因斯坦尴尬道:“如果他是对的,我就真成了打压其他科学家的丑恶权威。”
李谕笑道:“活成了讨厌的样子嘛?哈哈!”
爱因斯坦耸耸肩:“那我赶紧把这篇论文发给哥廷根再看看,他们更擅长数学。”
——
此后的两天,李谕看望了看望卧病在床的伦琴,然后动身前往柏林。
德国现在叫做魏玛共和国,复兴部部长拉特瑙邀请李谕与爱因斯坦去他所住的豪宅见了面。
拉特瑙对以前李谕借了大几千万马克的事情没有多提,毕竟德国的经济此刻就是一团糨糊,马克比战时还要不值钱,哪敢提还钱的事。
他现在身居高位,在魏玛共和国里是权力顶峰的几个人之一,个人财富倒是没有受到太大影响。
爱因斯坦早在四年前就认识了拉特瑙,宴会上,他说道:“我非常惊讶和高兴地看到,我们对生活的看法竟然如此一致。”
拉特瑙抽着一支大雪茄,笑眯眯地说:“我也看过报刊上关于相对论的通俗解释,不能说好懂,但相对要容易些。”
他刻意加重了“相对”一词的语气。
爱因斯坦说:“只要不是发在科学杂志上的论文,应该都不会特别有难度,起码不会有复杂的数学和公使。”
拉特瑙说:“我甚至专门学习做思想实验,最近我在想,陀螺仪如何知道自己在旋转?它在空间中如何分辨出它不想偏向的方向。”
李谕笑道:“是个不错的想法,不过很容易解决,只要把自己当作陀螺,转几圈就可以了。”
“那就不是思想实验,而是直接把自己当成实验仪器了。”拉特瑙也笑道。
爱因斯坦转移话题:“部长先生,这次来,我还受了魏茨曼所托。”
“你知道的,我反对他的犹太复国主义,”拉特瑙也是个犹太人,直接挑明了态度,然后说,“我认为目前最好的办法,是让犹太人承担公共角色,成为德国权力机构的一部分。”
爱因斯坦说:“魏茨曼先生让我转告您,一个犹太人去管理另一个民族的国家事务是错误的。”
“不不不!”拉特瑙摇了摇手,“像我这样的犹太人,可以通过彻底同化为优秀的德国人来减少反犹主义,这样对魏茨曼先生的事业也有帮助不是?”
“好吧,我会把您的话转达给魏茨曼先生。”爱因斯坦说。
他只是传个话,不会主动去劝拉特瑙。
而这位魏玛共和国复兴部长一年后还会担任外交部长,几番与苏联签订合约的举动让他处于危险边缘,在一次外出时,被暗杀身亡。
这在魏玛共和国时期是件非常重大的事情,上百万人为之哀悼,因为它是个危险的信号,表明以后会有更多暗杀活动出现。
小胡子肯定盛赞了暗杀者。
而在海德堡大学,一直反对爱因斯坦和犹太的莱纳德,也决定在哀悼日照常上课。
从那时起,爱因斯坦在德国的处境就没有现在这么安逸了,因为据说他也上了暗杀名单,主要源于他莫大的名气。
暗杀嘛,对象往往都是大政客或者非常有代表性的人物。
离开拉特瑙的豪宅,爱因斯坦随口问道:“你下一步去哪做讲座?”
李谕说:“讲座暂时停停,我准备写个论文。”
“什么论文?”爱因斯坦问。
李谕说:“我在一本杂志上看到罗斯托克大学一名叫做斯特恩的副教授与助手格拉赫做了一个有趣的实验。”
“又是小杂志?”爱因斯坦好奇道,“你怎么有那么多时间去看这些东西?”
李谕笑道:“碰巧看到,而且与量子理论比较相关,就仔细研究了研究。”
“能让你李谕院士看中,他们的实验可能很快就要登在《物理年鉴》上了。”爱因斯坦说。
李谕关注的即斯特恩-格拉赫实验。
一开始斯特恩和格拉赫这两人的实验确实没有引起重视,并且他们两人也不是搞理论物理的,斯特恩本来只是想验证验证索末菲与玻尔谁对谁错。
玻尔提出能级理论后,索末菲不是给他扩展了一下嘛。索末菲觉得玻尔的轨道模型不见得一定是个平面,不同电子之间的轨道可能有夹角。但这样就陡然从平面几何变成立体几何,难度大幅提升。
学界称其为轨道量子化。
索末菲一战前就提出这个理论,确实困难,加上战争的缘故,一直没什么进展。
打完仗后,斯特恩这个“局外人”突发奇想要验证验证索末菲和玻尔的理论。
对于量子理论来说,斯特恩的确是个局外人,此前一直研究的是热力学,不太懂量子论。
他开始做实验挺简单,就是让加热后的银原子(加热后原子的运动就更乱了)通过不均匀磁场然后投在屏幕上。
按照玻尔的理论,成像会是两个点,因为角动量的量子化只能取两个值;按照索末菲说的,加上z方向,会是三个点。
开始格拉赫检查发现屏幕上没有任何东西。
而斯特恩拿过来一看,有两个点。因为斯特恩抽劣质雪茄,里面含有硫,然后遇到银后就成了硫化银。
——但其实也没证明玻尔是对的。
对他们而言,实验做到这儿就结束了。
但李谕可是知道,这个实验和什么空间量子化没关系,而是发现了极为重要的性质——电子自旋。
所以爱因斯坦和李谕举办讲座可以讲点难度高的。
爱因斯坦在黑板上写出他的场方程,讲道:
“三年前,我第一次想到宇宙的样子,提出了宇宙有限无边的理论,现在广义相对论经过日食观测被证实,可以进行更深一步的研究了。
“大家看,如果有一个球壳,即三维空间下球体的二维曲面,它显然是有限的,但生活在球壳上面的二维生物肯定找不到边界。
“我们的三维世界与之类似,只需要把二维球壳想象成三维的空间就行。也就是说,我们的空间是四维时空中的三维超球面而已。”
泡利立马举手问道:“如果宇宙有限无边,我是不是可以驾驶像李谕先生书中的宇宙飞船那样的飞行器,沿着宇宙某一个方向行驶,假设生命无限,还会回到原点?”
爱因斯坦说:“没错,这样也顺便解释了奥伯斯佯谬,因为宇宙是有限的,夜晚的天空就不可能是明亮的。
“同时,这样的假定还可以求解广义相对论场方程。偏微分方程组需要初始条件和边界条件,初始条件容易解决,按照现在的宇宙就可以;而边界条件,既然宇宙有限无边,就不需要边界条件了。”
海森堡说:“教授似乎是在引导我们求解这个极其困难的偏微分方程?”
“可以这么理解,”爱因斯坦说,“但我还要给场方程加点东西,因为这个方程只体现了引力。而宇宙中如果只有引力,不应该是静态的,应该会在引力下坍缩。所以我认为还存在一个未知的排斥项,但至于它具体是什么,我并不知道,所以暂时用一个大写的Λ来表示,姑且称其为宇宙项。”
这就是大名鼎鼎的爱因斯坦宇宙项常数。
泡利这人就爱唱反调,立马问道:“爱因斯坦教授,我承认引入这个宇宙项后,引力与斥力可以达到平衡,形成您所说的静态宇宙模型。但最关键的问题就是斥力在哪里,是由什么提供的?不管实验观测还是理论推导,都不存在所谓的斥力。”
“非常棒的问题,”爱因斯坦说,“但我很遗憾地告诉你,我真的不知道,甚至很疑惑。”
泡利说:“那么加入宇宙项后的场方程,就存在不可知的缺陷,不完整了?”
“额……可以这么说吧,”爱因斯坦承认道,“毕竟对于宇宙,我们还有很多不知道的东西。不过也好,这样就有了研究方向。”
爱因斯坦成功化解了自己的尴尬,也见识到了泡利这个“怼神”威名,——有啥说啥,一点都不惧怕权威。
泡利一向如此,幸亏他在慕尼黑大学跟的是脾气好的索末菲。明年转入哥廷根学习,玻恩就十分受不了泡利。
结束讲座,来到物理系的办公室,索末菲盛赞了爱因斯坦的广义相对论。
李谕则突然拿出一本小杂志,对爱因斯坦说:“这篇文章您看过吗?”
爱因斯坦瞄了一眼,说:“看过,是一个叫做弗里德曼的俄国数学家投的稿。他竟然说通过广义相对论的场方程解出了新宇宙模型,并且分成了欧式几何与非欧几何三种情况,宇宙既有可能收缩,也有可能膨胀。但不管哪一种,他都声称宇宙不是静态的。”
其实就是不同的空间曲率的三种情况。
咱们平常认知的世界是个平直空间,也就是欧几里得几何,或简称欧式几何,三角形的内角和等于180°,这样的宇宙是无限无边的;
如果是球面空间,也就是爱因斯坦假设的那个有限无边的模型,是个正曲率空间,三角形内角和>180°;
还有一种马鞍面形状的负曲率空间,三角形的内角和<180°,也是无限无边的。
索末菲拿过来看了看,说:“数学过程挺完整,怎么没有发在《物理年鉴》上?”
“因为是我审的稿,我认为漏洞百出,就驳回了,这样蹊跷的文章太多。”爱因斯坦说。
“不一定是错的,”李谕却说,“此前我在哈佛天文台,早就观测到了红移现象,虽然数据量很少,至少说明星体是在远离我们而去。”
“那个河外星系,叫仙女座星系的,不就是蓝移吗?”爱因斯坦说,“在大尺度上,宇宙应当就是静态的,虽然我没有太多证据。”
索末菲说:“猜测?爱因斯坦教授果然喜欢思想实验,你在脑子里就把实验做了,可比我们费尽心思制作实验仪器快捷太多。”
李谕则说:“如果真的存在这个宇宙项,能够提供斥力,物理学可就又要掀起一阵波涛了。就像那个叫做泡利的学生提问时说的,我们没有观测到这种排斥力存在,假设它存在的话,我们能够观测到的万有引力,则很可能就是合力。”
爱因斯坦无奈道:“确实有些难以置信,但我真的不知道这个宇宙项是什么,仅仅作为一种猜想。”
他的这个宇宙项常数将来堪称一波三折。
又过了几年,一个比利时神父勒梅特得到了与俄国科学家弗里德曼同样的结果,认为宇宙不是静态的,而是动态的,要么收缩要么膨胀。
——话说勒梅特也够神奇的,1927年以前他一直是个职业神父,1927年突然转行做天体物理,而且还得到了很出色的成果。
见到越来越多人推导出这个结果,爱因斯坦开始觉得事情不太对了。
到了1929年,哈勃又测量了大量恒星,发现都是红移,并且几乎凭借直觉发现越远的恒星红移越大,证明宇宙在膨胀。
爱因斯坦才明白自己错了,承认“宇宙项常数是自己这辈子最大的错误”。
但李谕知道,这件事没这么简单,所以并没有直接反驳爱因斯坦。
时间再过半个世纪,天文学家意外发现,宇宙在60亿年前开始了加速膨胀。
这件事相当诡异,因为不知道加速膨胀的能量从哪而来的。
于是科学界猜测宇宙中存在一种“暗能量”,而且这种暗能量还要提供斥力,并且均匀分布(严重怀疑与真空有关,因为均匀分布的就是真空)。
后来还有人通过暗能量预言宇宙未来会大撕裂。
最主要科学家测算了宇宙项常数,竟然极其接近爱因斯坦预言的-1,真是神了!
所以被爱因斯坦抛弃的宇宙项常数,神奇得又回来了(仍旧存在很多疑点有待研究)。
李谕说:“弗里德曼的结果可以拿出来,让各大高校的学生教授们都看看,如果挑不出毛病,不见得是坏事。”
爱因斯坦尴尬道:“如果他是对的,我就真成了打压其他科学家的丑恶权威。”
李谕笑道:“活成了讨厌的样子嘛?哈哈!”
爱因斯坦耸耸肩:“那我赶紧把这篇论文发给哥廷根再看看,他们更擅长数学。”
——
此后的两天,李谕看望了看望卧病在床的伦琴,然后动身前往柏林。
德国现在叫做魏玛共和国,复兴部部长拉特瑙邀请李谕与爱因斯坦去他所住的豪宅见了面。
拉特瑙对以前李谕借了大几千万马克的事情没有多提,毕竟德国的经济此刻就是一团糨糊,马克比战时还要不值钱,哪敢提还钱的事。
他现在身居高位,在魏玛共和国里是权力顶峰的几个人之一,个人财富倒是没有受到太大影响。
爱因斯坦早在四年前就认识了拉特瑙,宴会上,他说道:“我非常惊讶和高兴地看到,我们对生活的看法竟然如此一致。”
拉特瑙抽着一支大雪茄,笑眯眯地说:“我也看过报刊上关于相对论的通俗解释,不能说好懂,但相对要容易些。”
他刻意加重了“相对”一词的语气。
爱因斯坦说:“只要不是发在科学杂志上的论文,应该都不会特别有难度,起码不会有复杂的数学和公使。”
拉特瑙说:“我甚至专门学习做思想实验,最近我在想,陀螺仪如何知道自己在旋转?它在空间中如何分辨出它不想偏向的方向。”
李谕笑道:“是个不错的想法,不过很容易解决,只要把自己当作陀螺,转几圈就可以了。”
“那就不是思想实验,而是直接把自己当成实验仪器了。”拉特瑙也笑道。
爱因斯坦转移话题:“部长先生,这次来,我还受了魏茨曼所托。”
“你知道的,我反对他的犹太复国主义,”拉特瑙也是个犹太人,直接挑明了态度,然后说,“我认为目前最好的办法,是让犹太人承担公共角色,成为德国权力机构的一部分。”
爱因斯坦说:“魏茨曼先生让我转告您,一个犹太人去管理另一个民族的国家事务是错误的。”
“不不不!”拉特瑙摇了摇手,“像我这样的犹太人,可以通过彻底同化为优秀的德国人来减少反犹主义,这样对魏茨曼先生的事业也有帮助不是?”
“好吧,我会把您的话转达给魏茨曼先生。”爱因斯坦说。
他只是传个话,不会主动去劝拉特瑙。
而这位魏玛共和国复兴部长一年后还会担任外交部长,几番与苏联签订合约的举动让他处于危险边缘,在一次外出时,被暗杀身亡。
这在魏玛共和国时期是件非常重大的事情,上百万人为之哀悼,因为它是个危险的信号,表明以后会有更多暗杀活动出现。
小胡子肯定盛赞了暗杀者。
而在海德堡大学,一直反对爱因斯坦和犹太的莱纳德,也决定在哀悼日照常上课。
从那时起,爱因斯坦在德国的处境就没有现在这么安逸了,因为据说他也上了暗杀名单,主要源于他莫大的名气。
暗杀嘛,对象往往都是大政客或者非常有代表性的人物。
离开拉特瑙的豪宅,爱因斯坦随口问道:“你下一步去哪做讲座?”
李谕说:“讲座暂时停停,我准备写个论文。”
“什么论文?”爱因斯坦问。
李谕说:“我在一本杂志上看到罗斯托克大学一名叫做斯特恩的副教授与助手格拉赫做了一个有趣的实验。”
“又是小杂志?”爱因斯坦好奇道,“你怎么有那么多时间去看这些东西?”
李谕笑道:“碰巧看到,而且与量子理论比较相关,就仔细研究了研究。”
“能让你李谕院士看中,他们的实验可能很快就要登在《物理年鉴》上了。”爱因斯坦说。
李谕关注的即斯特恩-格拉赫实验。
一开始斯特恩和格拉赫这两人的实验确实没有引起重视,并且他们两人也不是搞理论物理的,斯特恩本来只是想验证验证索末菲与玻尔谁对谁错。
玻尔提出能级理论后,索末菲不是给他扩展了一下嘛。索末菲觉得玻尔的轨道模型不见得一定是个平面,不同电子之间的轨道可能有夹角。但这样就陡然从平面几何变成立体几何,难度大幅提升。
学界称其为轨道量子化。
索末菲一战前就提出这个理论,确实困难,加上战争的缘故,一直没什么进展。
打完仗后,斯特恩这个“局外人”突发奇想要验证验证索末菲和玻尔的理论。
对于量子理论来说,斯特恩的确是个局外人,此前一直研究的是热力学,不太懂量子论。
他开始做实验挺简单,就是让加热后的银原子(加热后原子的运动就更乱了)通过不均匀磁场然后投在屏幕上。
按照玻尔的理论,成像会是两个点,因为角动量的量子化只能取两个值;按照索末菲说的,加上z方向,会是三个点。
开始格拉赫检查发现屏幕上没有任何东西。
而斯特恩拿过来一看,有两个点。因为斯特恩抽劣质雪茄,里面含有硫,然后遇到银后就成了硫化银。
——但其实也没证明玻尔是对的。
对他们而言,实验做到这儿就结束了。
但李谕可是知道,这个实验和什么空间量子化没关系,而是发现了极为重要的性质——电子自旋。
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