
卢昌海
这是继《小楼与大师:科学殿堂的人和事》和《因为星星在那里:科学殿堂的砖与瓦》之后的第三本同系列科普书, 泡利一生中犯过哪些重要的错误?尚无定论的诸如宇宙常数、追寻引力的量子理论等前沿探索,相对于主线这些可能是波折,是花絮。但也许会成为未来主线的源头。科学史也证明了这一点。所以本书看似花絮的内容,却蕴含着科学上更多的可能性,对于读者的知识架构的补充大有裨益。 在科学思维上,读完此书,你也许对这段话理解更深“科学一直是犯着错误,不断纠正着错误才走到今天的,永远正确绝不是科学的特征——相反,假如有什么东西标榜自己永远正确,那倒是最鲜明不过的指标,表明它绝不是科学。”质疑和批评的科学精神也是科学发展的源动力。
泡利之所以把“反常磁矩”归因于自旋,经历了以下几个层面的思考与验证: 1. 从反常塞曼效应看到“异常”来自何处 • 碱金属原子光谱的双线结构和反常塞曼分裂长期无法用当时“角动量只能取整数”的量子理论解释。 • 泡利研究后发现,只有让价电子再拥有一个只能取两个值的新量子数(即自旋 1/2),才能与实验吻合,这从侧面说明新的磁矩来源与自旋有关。 2. 相对论量子力学给出“正常”磁矩,自旋正是剩余“异常”来源 • 运用狄拉克方程可严格导出:自旋 1/2 带电粒子的磁矩本应满足 g=2,任何偏离都只能来自对自旋的额外量子修正,泡利把这种修正称为“反常磁矩”。 3. 实验观测证实反常磁矩与自旋进动同步出现 • 在斯特恩–盖拉赫型实验里,银原子束在非均匀磁场中分裂为两条,说明只有自旋 1/2 的磁矩才能产生如此简洁的分裂 pattern;轨道磁矩则会因角动量量子数不同而分裂更多条,与实验不符。 4. 名正言顺地将“异常”归于自旋 • 既然 g=2 的结果来自自旋本身,而实验测得 g≠2,最自然的解释就是:粒子内部结构(或更准确地说,量子场论中的自旋-轨道耦合、真空极化等效应)让自旋对外表现出“反常”磁矩。泡利遂将这一项命名为“反常磁矩”,并把它的根源明确指向自旋。 综上,泡利通过理论推导(狄拉克方程给出 g=2)、实验验证(反常塞曼效应、斯特恩–盖拉赫实验)以及对角动量量子数的重新量子化,将观测到的“异常”磁矩统一解释为自旋这一内禀角动量的直接贡献,从而奠定了现代粒子物理中“自旋—磁矩—反常”这一基本关系。
作为面对普通人的科普书,有些篇章计算大复杂,公式大多!
虽然很多地方看不懂,但还是可以看看。高等数学和物理太难了。
本书是一部细分领域的科学史,讲述了围绕在数学、物理、天文等领域的一些“路边闲话”,记录了真理探索者们是如何一步一步“抽丝剥茧、薪火相传”抵达彼岸的故事。科学的取得,是一个突破主观束缚,打破隐含假设的过程,真理与谬误从来都是结伴同行的,正是那些以假乱真的谬误,才成就了真理的顽强。待到春暖花开,鲜花必将绽放在谬误的荒芜。
非常好的科普读物,虽然有些章节我看不懂,开眼界,长知识!
关于人创造神,利用神,赋予神片断写的精彩。