第三百二十七幕.兩朵烏云(下)
更新時間:2019-01-25 作者:無火的余灰
拜見校長大人 第三百二十七幕.兩朵烏云(下)
黑體輻射。 任何物體都具有輻射，吸收，反射電磁波輻射的能力，而這個能力與物體本身的特性與溫度有關。 在元素系，熱方面的法術一直是法師們熱衷于研究的類型，而研究這一塊法術，就不得不提到黑體。 黑體是一種理想模型，指的是能夠完全吸收外來輻射，而不產生任何反射，同時將其完全轉化為熱輻射，其熱輻射的光譜特征與材料無關，僅僅與溫度有關。 在冶金和照明工業中，人們由于需要研究黑體輻射的強度與頻率之間的關系，法師便開始了有關黑體輻射的研究。 起初，按照經典元素系的理論，人們認為其強度與頻率應該是線性相關，但法師們進行的黑鐵輻射實驗結果圖卻并非如此。 后來經過一系列的探索，法師們總結出了一條熱輻射位移定律，也就是在一定的溫度下，黑體的溫度與最大輻射值所在的波長的乘積為一個常數，但沒過多久，人們就發現這個定律僅僅在波長較短的區域成立，而在波長較長，也就是低頻領域失效。 接著，根據能量均分定理推導出的奧克蘭特戴維定律被提出，這個定律闡述，黑體表面的單位面積在單位時間內輻射出的總能量與黑體本身的絕對溫度的四次方成正比，這個定律良好解釋了低頻領域的黑鐵輻射問題，然而，在高頻領域，隨著頻率的增大，輻射能量也會趨于無限大，這與實驗數據相違背。 由于高頻領域，光譜向紫色靠攏，所以提出這條定律的傳奇法師卡爾.戴維也將其稱為“紫外災變”。 路德維格.施坦因這兩年便在致力于解決黑體輻射問題。 “老師，您解決了這個問題？” 歐拉立刻湊了上去，打開了那一疊資料。 這是施坦因的手稿，除去一些提示性的說明文字外，幾乎都是公式和推導過程，比起論文，更像是一份答題試卷。 三位學生才剛剛看了幾眼，就立刻被吸引住了。 “等一等，這里怎么會是這樣解釋......” “......這太奇怪了，竟然會用這樣的手段來......” “天吶，我看到了什么，量子？能量......不是連續的？” 這篇論文顛覆了三人的認知，當他們閱讀完之后，不是急忙開始討論論文中的結論，而是陷入了良久的沉默。 因為這計算里蘊含的思路，實在太過超前了。 斯坦因閣下提出了能量量子化的概念，物體輻射的中心是一種線性的諧振子，輻射實際上就是諧振子與周圍電磁場交換能量的過程，而每一個諧振子上攜帶的能量并非連續的，而是有特定的離散的數值，這些數值是一個最小值的整數倍。 用一個簡單的公式來闡述，那就是Enhv，其中v便是振動頻率，n是倍率，而h，斯坦因閣下通過計算，得到了其數值是一個常數，按照慣例，他將其定名為斯坦因常數。 p;從這個公式推導出的能量輻射密度與頻率的分布曲線，與黑體輻射的實驗結果完全吻合，這意味著，依靠這個公式，就能完美解決黑體輻射問題。 但前提，是量子的假設是正確的。 在人們的眼中，世界是連續的，不論是一根線，一張紙，還是流水，山巒，甚至時間，這些都是連綿不斷的，人們給出的度量標準可以無限細分，斷然不會出現在細分到某一個程度時，出現不可挽回斷裂的情況。 但斯坦因閣下的假設中，能量是由一個個不連續的值組成的，當溫度升高，能量并非線性提升，而是在達到一個閾值之后，直接跳轉到下一階的能量，中間沒有任何過渡。 這太違背常理了。 然而，在量子假設下推導出來的黑體輻射問題的解釋卻又是如此的簡潔而優雅，實在讓人無法抗拒。 歐拉感覺自己被沉重的鐵錘敲擊到了腦袋，他無法思考任何其他的事情，就連樓下溫蒂小姐的圍巾也失去了顏色。 其他兩人也都是類似的狀況，尤其是魯濱遜，他原本就是光的波動說的支持者，但現在，斯坦因閣下的量子理論表示，能量并非連續，而是一個個間斷的點，這是否意味著，攜帶能量的光也并非是連續的波，而是一個個獨立的粒子？ “這僅僅是假設，純粹基于數學上的推論，但可以看到，從量子假設出發，我們能夠得到與實驗數據完全相符的結論，同時，這個公式在高頻與低頻領域也能與熱輻射位移定律和奧克蘭特戴維定律相類似，套用萊納.伊恩格雷的話來說，越是簡潔優雅的結論，越有可能便是真正的事實。” 斯坦因閣下說道，他在計算這一系列理論的時候，明確感受到了來自世界的鼓動，但由于這僅僅是紙面上的推論，并沒有針對量子的實驗數據支持，所以自然也無法產生世界的反饋，但直覺告訴斯坦因，他的猜想是正確的。 一旦想到了量子假設，斯坦因就感覺打開了新世界的大門，他深感這個假設有可能是讓法師們更進一步探索世界的有力基石，因此迫不及待就拿起手稿給學生們一同分享。 “我今天回去就將計算過程整理成論文，明天便提交給高階議會審議！” 斯坦因收起了手稿，轉身說道。 他作為高階法師，其論文不用經過常規的審議流程，而是直接提交高階議會，由其他的高階法師乃至傳奇法師審閱，而審議的過程，很可能持續半個月之久。 看著老師離開，悵然若失的三個人才有些回過神來。 帶給他們震撼的不僅僅是自己老師的論文，更多的是其中蘊含的思維。 歐拉心想，就算給他一百年的時間，他也不會想到，更不敢想到將能量假設為不連續的，但自己的老師，卻這樣篤定。 他又想到，那個年紀輕輕的萊納.伊恩格雷，竟然已經達到了和高階法師們談笑風生的程度，自己和對方的距離，比想象中要大得多。 想到這里，歐拉的心頭，又籠罩起了烏云。 拜見校長大人 第三百二十七幕.兩朵烏云(下)
黑體輻射。 任何物體都具有輻射，吸收，反射電磁波輻射的能力，而這個能力與物體本身的特性與溫度有關。 在元素系，熱方面的法術一直是法師們熱衷于研究的類型，而研究這一塊法術，就不得不提到黑體。 黑體是一種理想模型，指的是能夠完全吸收外來輻射，而不產生任何反射，同時將其完全轉化為熱輻射，其熱輻射的光譜特征與材料無關，僅僅與溫度有關。 在冶金和照明工業中，人們由于需要研究黑體輻射的強度與頻率之間的關系，法師便開始了有關黑體輻射的研究。 起初，按照經典元素系的理論，人們認為其強度與頻率應該是線性相關，但法師們進行的黑鐵輻射實驗結果圖卻并非如此。 后來經過一系列的探索，法師們總結出了一條熱輻射位移定律，也就是在一定的溫度下，黑體的溫度與最大輻射值所在的波長的乘積為一個常數，但沒過多久，人們就發現這個定律僅僅在波長較短的區域成立，而在波長較長，也就是低頻領域失效。 接著，根據能量均分定理推導出的奧克蘭特戴維定律被提出，這個定律闡述，黑體表面的單位面積在單位時間內輻射出的總能量與黑體本身的絕對溫度的四次方成正比，這個定律良好解釋了低頻領域的黑鐵輻射問題，然而，在高頻領域，隨著頻率的增大，輻射能量也會趨于無限大，這與實驗數據相違背。 由于高頻領域，光譜向紫色靠攏，所以提出這條定律的傳奇法師卡爾.戴維也將其稱為“紫外災變”。 路德維格.施坦因這兩年便在致力于解決黑體輻射問題。 “老師，您解決了這個問題？” 歐拉立刻湊了上去，打開了那一疊資料。 這是施坦因的手稿，除去一些提示性的說明文字外，幾乎都是公式和推導過程，比起論文，更像是一份答題試卷。 三位學生才剛剛看了幾眼，就立刻被吸引住了。 “等一等，這里怎么會是這樣解釋......” “......這太奇怪了，竟然會用這樣的手段來......” “天吶，我看到了什么，量子？能量......不是連續的？” 這篇論文顛覆了三人的認知，當他們閱讀完之后，不是急忙開始討論論文中的結論，而是陷入了良久的沉默。 因為這計算里蘊含的思路，實在太過超前了。 斯坦因閣下提出了能量量子化的概念，物體輻射的中心是一種線性的諧振子，輻射實際上就是諧振子與周圍電磁場交換能量的過程，而每一個諧振子上攜帶的能量并非連續的，而是有特定的離散的數值，這些數值是一個最小值的整數倍。 用一個簡單的公式來闡述，那就是Enhv，其中v便是振動頻率，n是倍率，而h，斯坦因閣下通過計算，得到了其數值是一個常數，按照慣例，他將其定名為斯坦因常數。 p;從這個公式推導出的能量輻射密度與頻率的分布曲線，與黑體輻射的實驗結果完全吻合，這意味著，依靠這個公式，就能完美解決黑體輻射問題。 但前提，是量子的假設是正確的。 在人們的眼中，世界是連續的，不論是一根線，一張紙，還是流水，山巒，甚至時間，這些都是連綿不斷的，人們給出的度量標準可以無限細分，斷然不會出現在細分到某一個程度時，出現不可挽回斷裂的情況。 但斯坦因閣下的假設中，能量是由一個個不連續的值組成的，當溫度升高，能量并非線性提升，而是在達到一個閾值之后，直接跳轉到下一階的能量，中間沒有任何過渡。 這太違背常理了。 然而，在量子假設下推導出來的黑體輻射問題的解釋卻又是如此的簡潔而優雅，實在讓人無法抗拒。 歐拉感覺自己被沉重的鐵錘敲擊到了腦袋，他無法思考任何其他的事情，就連樓下溫蒂小姐的圍巾也失去了顏色。 其他兩人也都是類似的狀況，尤其是魯濱遜，他原本就是光的波動說的支持者，但現在，斯坦因閣下的量子理論表示，能量并非連續，而是一個個間斷的點，這是否意味著，攜帶能量的光也并非是連續的波，而是一個個獨立的粒子？ “這僅僅是假設，純粹基于數學上的推論，但可以看到，從量子假設出發，我們能夠得到與實驗數據完全相符的結論，同時，這個公式在高頻與低頻領域也能與熱輻射位移定律和奧克蘭特戴維定律相類似，套用萊納.伊恩格雷的話來說，越是簡潔優雅的結論，越有可能便是真正的事實。” 斯坦因閣下說道，他在計算這一系列理論的時候，明確感受到了來自世界的鼓動，但由于這僅僅是紙面上的推論，并沒有針對量子的實驗數據支持，所以自然也無法產生世界的反饋，但直覺告訴斯坦因，他的猜想是正確的。 一旦想到了量子假設，斯坦因就感覺打開了新世界的大門，他深感這個假設有可能是讓法師們更進一步探索世界的有力基石，因此迫不及待就拿起手稿給學生們一同分享。 “我今天回去就將計算過程整理成論文，明天便提交給高階議會審議！” 斯坦因收起了手稿，轉身說道。 他作為高階法師，其論文不用經過常規的審議流程，而是直接提交高階議會，由其他的高階法師乃至傳奇法師審閱，而審議的過程，很可能持續半個月之久。 看著老師離開，悵然若失的三個人才有些回過神來。 帶給他們震撼的不僅僅是自己老師的論文，更多的是其中蘊含的思維。 歐拉心想，就算給他一百年的時間，他也不會想到，更不敢想到將能量假設為不連續的，但自己的老師，卻這樣篤定。 他又想到，那個年紀輕輕的萊納.伊恩格雷，竟然已經達到了和高階法師們談笑風生的程度，自己和對方的距離，比想象中要大得多。 想到這里，歐拉的心頭，又籠罩起了烏云。 拜見校長大人 第三百二十七幕.兩朵烏云(下)
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