“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。”