原子能级的“分身术”

《西游记》里,孙悟空拔下几根猴毛轻轻一吹,便接二连三地变出许多分身。事实上,这种分身的本领不仅只存在于神话故事里,微观世界中,原子的能级也有类似的“分身术”,塞曼效应便是一个很好的佐证。
要想解释原子能级一分为多的现象,就不得不引入量子的理论。根据玻尔理论,原子的能级是分立的,并且能量的大小與频率息息相关。这听起来好像与宏观世界存在诸多矛盾,毕竟在宏观世界中,我们很难想象会存在离散的物理量。拿生活中最常见的烧水来举例,人在给水加热时,水的温度是一点点往上升高,最终达到100℃的。但你能想象,水的温度在不经过中间变化的情况下,直接从室温的20℃升到100℃吗?这与我们惯常的认知显然是矛盾的。
但是,在微观世界里,物质偏偏要违背常理,也难怪量子力学的奠基人普朗克都一度对其持质疑态度。可是人们运用量子的理论,似乎总能稀里糊涂地走出茫茫大雾,解释许多用经典理论无法解释的现象。量子的理论仿佛是个无底洞,人们不知其全貌,却止不住地被它的神秘所吸引,诸多的实验现象也佐证了其正确性。

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本文刊登于《知识窗》2023年10期
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