科学日历2019——科学史上的今天

　　1　　2019.1.1.星期二　　戊戌年十一月廿六 元旦　　数字世界中的发现　　1885年1月1日　　瑞士一所中学的数学教师约翰·雅各布·巴耳末对数字情有独钟。他认为在数字中藏有大自然的秘密，发现这些秘密是一件*令人欢欣鼓舞的事。　　当时，人们从太阳光谱中发现了4条氢谱线的频率，但反复测量，却总也找不到其中的规律。这件事引起了巴耳末的好奇。他列出了这4条谱线的波长，想从这些数的公因子中找到突破口。他先从前3条谱线的波长中找到了一个公因子，但是无论如何也不适用于第4条谱线的波长。他花了很长时间也毫无头绪，只好改弦易辙。　　由于巴耳末擅长投影几何。受到几何图形透视关系的启发，他*终从投影关系中找到这4条氢谱线的波长或频率之间的公式，此时他已经快60岁了。1885年1月1日，巴耳末公布了这个公式。这个公式不仅解释了这4条谱线之间的关系，还预言氢存在第5条谱线。此后，他又陆续发表了关于氦光谱和锂光谱的谱线的频率间的关系公式。果然，在1908年，巴耳末所预言的第5条氢谱线被德国物理学家弗里德里希·帕邢发现。　　巴耳末的公式取得了意想不到的成功，但是公式发表之后近30年，竟没有人能进一步破解为什么这个公式如此神奇。直到1913年，另一位天才人物丹麦物理学家尼尔斯·玻尔解释了其中的奥秘，由此开启了近代原子物理学。为了纪念巴耳末，人们把氢光谱中符合巴耳末公式的谱线系命名为巴耳末系。月球表面上的一个环形山也以他的名字命名。　　2　　2019.1.2.星期三　　戊戌年十一月廿七　　剑桥“**飞人”——狄拉克　　1928年1月2日　　1925年5月初，英国年轻人狄拉克在剑桥**次读到了海森堡论文手稿的复印件“运动学和动力学关系的量子理论新释”，当时这篇论文尚未发表。狄拉克意识到，它不是一篇普通的论文，而是海森堡为他指出的一条“明路”，同时，他也看到这篇论文暴露出来一个明显的“缺陷”。因为他喜欢相对论，也熟悉矩阵，更掌握了哈密顿四元数的处理方法。有一天晚上，他恍然意识到，奥秘就在泊松括号！　　狄拉克一连忙了几周，终于在1928年1月2日这天，写出了一个非常清晰而简洁的量子力学方程——狄拉克方程！很快，包含这个方程的论文“电子的量子理论”发表在《伦敦皇家学会进展》上。它优美而简单，以此为核心的理论以高屋建瓴之势闯入了量子力学领域。　　首先，它囊括了玻尔原子理论的精髓，却巧妙地脱离了玻尔的“轨道”概念，取消了玻尔强加给氢原子的经典图像；它还纳入了爱因斯坦的相对论；同时它有远见地纳入了牛顿经典力学；更为重要的是，狄拉克方程将争论不休的两个量子理论——海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学——统一了起来。　　狄拉克方程在德国各地引起了波澜。海森堡和玻恩都很惊讶，因为他们从来没听说过这个名字。1932年，年轻的狄拉克成为剑桥大学第15届卢卡斯数学教授。第二年，狄拉克与薛定谔一起分享了当年的诺贝尔物理学奖。狄拉克如此一鸣惊人，让他赢得了剑桥“**飞人”的绰号，即创造奇迹的人。　　……