第五百一十五章 光谱（1/2）

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作为名誉校长，李谕只要有机会肯定要给他们上一下课。

说起来似乎有点自傲，但放眼当下，在物理学的理论基础层面，真的没有几人能出李谕之右。

李谕以前在国内上过一些课，大都只是讲一些中学内容，如今算是头一次在国内真正讲点大学该讲的东西。

此时的大学上课内容还没有后世那么固定，主要是没有固定的教科书，基本靠教授自己出讲义。所以民国时期对大学老师的水平要求其实挺高，起码不能照本宣科。

李谕有意引导他们了解一些目前最前沿的东西，方便将来出国留学时更快找到研究方向。

现在的学生比较少，所以大班上课会出现多个不同专业学生都来听的情况——谁叫李谕现在科学界的名头那么大，所以李谕有时也不能讲过于深入，但肯定是高深学问的必要基础内容。

只有在物理系上，才能讲点自己的拿手好戏。

李谕今天给他们讲的是关于微分方程的内容，这东西在数学和物理上都很重要。讲义自然是李谕手写，然后打印下发的。

“希望你们不要嫌弃我的字体，”李谕说，“另外，这种油墨印刷的味道有时我闻着感觉还挺不错。”

谢玉铭说：“大部分是英文符号，并没有多少汉字，至少在我看来，英文书法方面李校长已经非常好。”

“多谢赞赏，”李谕笑道，“那我们就开始吧，今天我希望让各位开阔一下视野，认识认识目前物理学界在原子物理方面的辉煌进展。”

谢玉铭说：“您的意思是，短短几年里，西方又在物理学上有了非常大的突破？”

李谕点点头：“是的，其实现在处于物理学大爆发的一个时间段，我希望你们中有人可以尽快追上这波浪潮。”

谢玉铭说：“我看的书上说，物理学已经只剩修修补补的工作，是一门非常完备的学科。”

“你看的书已经过时了，”李谕说，“不过没关系，我们还来得及。”

李谕在黑板上板书了一会儿，接着说：“今天讲的东西你会很感兴趣，是最近几年的一项原子领域的光谱学成果，出自德国物理学家斯塔克。值得注意的是，他还运用了量子理论，所以有一定难度。”

李谕要讲的就是四年前斯塔克发现的原子光谱的多普勒效应。

关于斯塔克这个人，稍微介绍几句，他此后也成了“德意志物理学家”，与雷纳德是一路人，都为纳粹效力，是爱因斯坦的死敌。

但斯塔克在物理学，尤其是实验物理学方面，与雷纳德都是位于第一流的，水平相当高。

从上大学开始，斯塔克只用了三年时间就拿了博士学位。这种速度放在后世几乎不可能，但在目前来说，不算什么特别稀奇的事情，普朗克与玻尔兹曼都是二十一岁左右就拿到了博士。

说回斯塔克的研究，他用一个非常巧妙的实验论证了几年前困扰物理学界的一个问题：到底是原子发光，还是离子在发光。

现代人肯定一下子就能给出答案：原子、离子都可以发光。

但这个问题在1907年以前，学界并不知道。

斯塔克的思路非常奇妙，就是利用多普勒效应：离子在电场中会有一个速度，如果是离子发光，发光的频率就和离子的速度相关；

而如果是原子发光的话，由于原子是电中性，在电场中不会受力加速，所以发光的频率不会发生变化。

然后根据红移和蓝移现象，就能够得出结论。

斯塔克利用这个原理，设计出实验，发现原子和离子都会发光。

具体的过程真的相当巧妙。

不仅如此，斯塔克还凭借出色的物理直觉发现靠近静态谱线的区域，几乎没有发光现象：越靠近静态谱线，说明氢离子速度越小。

斯塔克怀疑低速的氢离子不会发光。然后就是关于这一点，斯塔克依靠普朗克的量子理论给出了一个解释。

而一旦涉及到普朗克的量子论，就挺考验数学功底了。

毕竟连普朗克在提到自己的量子论时，都经常说成是一种复杂的数学工具。

所以现在李谕讲的东西真的不简单，讲了一会儿，李谕自己都顿住了。

“一定是哪个该死的数学变换，我一下想不起来了，”李谕凝神了片刻，“在座有谁能看出来吗？”

毫无疑问，没有人看得出来。

李谕接着说：“那么我们先跳过去，暂时不浪费时间。”

过了没十分钟，李谕在讲解后面内容时突然停了下来，说：“我知道怎么回事了！”

——多年后，谢玉铭等上过李谕课程的人都曾赞叹：“虽然他的讨论主题复杂多变，仍能抽出时间反思特殊数学变换的物理实质，其数理根基之深厚，令人惊叹。”

“看，错误在这儿，”李谕指着一些不一致的数据说，“物理与数学的联系就是这么奇妙，不仅需要天马行空的想象，还要这些非常细致的计算推导。”

谢玉铭呆住了，然后提议：“您需不需要写信给普朗克教授与斯塔克教授，向他们指出这个错误。”

“我们不需要告诉他犯了一个错误，”李谕轻松道，“结果是正确的，但证明错了。我们只需写信告诉他实际证明应当是怎样的。因为重要的是内容，而不是数学。”

谢玉铭抄完李谕的板书：“我想这些内容我要消化好几天才能理解。”

李谕说：“慢慢研究，它们都是原子物理学的关键内容，今后如果你足够努力，还可以做出新的成果。”

李谕今天讲斯塔克的光谱实验，有自己的目。

再过两年，斯塔克就会发现以他名字命名的斯塔克效应。

关于斯塔克效应的解释，此后延伸出了很多版本，众多量子力学的大佬都参与其中。比如玻尔、爱波斯坦（不是爱因斯坦）、史瓦西、泡利、薛定谔等等。

总之这是个很有挑战性的内容，也是足以在科学界扬名立万的课题。

只是难度有点大。

到了李谕的时代，斯塔克效应与塞曼效应在大学物理专业都不怎么过多提及，基本上是一笔带过，但这两样东西在量子力学史上的重要性并不低。

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