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发信人: askck (静水流深), 信区: Science 标 题: [转载] 爱因斯坦的那些事儿－－818我们的神 发信站: BBS 云麓园站 (Thu Apr 17 21:37:47 2008), 站内 开这个帖子是因为那个关于达~芬奇和小爱比较的帖子，科学盲们竟然把芬奇放在比小爱还牛的位置上，很郁闷了 这个世界上曾经和小爱一个档次的科学大师的只有牛顿和麦克斯伟，以及玻尔了，而且小爱在其中当之无愧的列为第一。 在那个帖子的回复里我已经说了，这里再重复一下： 几年前，一家知名科学杂志社给当今全世界119位（似乎是发了120份问卷，收回119份）最顶尖的物理学家发问卷：谁是物理史上贡献最大的N（具体是几我忘了，呵呵）位物理学家？ 来爆一下前十名： 小爱，全票第一 牛顿，似乎是113，第二。 麦克斯伟，波尔，一个第三一个第四。然后还有下面几个人，在前十名：DIRCO，费曼（花花公子），薛定谔，海森堡.... （当今在世界范围内最知名的霍金得了一票，呵呵） 再回到争论上面，我先很“武断：的说：芬奇和小爱差距太大了 。这个世界上单就智商来讲，牛顿和拉格朗日应该可以勉强抗之，成就也不输太多。 而比小爱聪明的人，不少科学家同意一点：那个非常非常非常（一万遍）臭屁的泡利比小爱更聪明一些，但成就比小爱差不少了。他曾很嚣张的在小爱的演讲结束后第一个站起来鼓掌，大声说：看来爱因斯坦没我想象的那么蠢。拿诺贝尔回普林斯顿，小爱主持欢迎会，亲手交了什么东西（奖金，或者学校的荣誉证书？我忘记了）。泡利很牛的在回忆录里说：感觉这是物理学界的王传位于王子了。（不过把自己比喻成王子，这次还不算太嚣张）。 有些跑题了，这些以后慢慢分析，因为是学物理出生的，看的这方面书也很多，所以还是有些粗浅的话说一下的。 关于芬奇，我在初中的时候就已经把他看成西方世界最全面的天才，但要拿他和小爱比较，差距是光年计。 这个帖子我只说小爱的贡献和趣事。 学物理的人应该很低调的，但这次实在忍不住要出来为小爱说些话的 一，小爱可以至少拿6次诺贝尔奖金 小爱的贡献之大，按评奖标准的话，狭义相对论，广义相对论，质能守恒，光电效应（光量子），激光跃迁理论（小爱是激光原理之父），波色－爱因斯坦凝聚，这六项一定是单独拿奖的。 可为什么只在21年拿过一次？ 内幕是这样的，小爱的狭义相对论1919年在被英国科学家爱丁顿爵士率领一支探险队到西非海岸外的普林斯堡岛，借助日食的机会，通过照片观测到光线扭曲现象，于是小爱才真正名声大造噪（以前只在圈子里火，现在则是普通民众都知道了）。 舆论自然希望诺贝尔奖金尽快颁给他 可18年化学奖金的得主哈珀，联合另一位某年的得主，要挟瑞典皇家科学院，说：如果把奖颁给小爱，他们就退奖。 这个哈珀是德国的科学家，就是他发明的毒气，导致一站世界上数以万计的人死亡。他本人也是个犹太人，却跟从西特勒，攻击犹太人（小爱是犹太人，曾经一度要被德国政府暗杀，后来跑美国去了，题外话）。 拒绝承认狭义相对论是正确的，并且纠集上百名纳粹科学家出了本论文书--《百人反对相对论论文集》。小爱当时很牛的说：相对论要是错的，一个人就能推翻了，何必这么多人。（言外之意是说：我靠，你以为人多爷就怕你啊！） 皇家科学院左右为难，苦思良久，得一妙计，大家注意21年小爱获得奖金的理由-----关于光电效应的研究，以及在数学物理上的贡献。 把这个奖颁给光电效应，但暗地也其实也承认相对论是正确的，哈哈哈-----数学物理上的贡献啊！ 这个面就大了，狭义和广义相对论，什么质能，其实是所有的贡献都包含在里面了，所以奖自然只能拿一次了。 PS：上大学后，几乎每门专业课的老师都会提到，大家很不明白为什么小爱不是因为相对论得奖。 于是每次我都举起手了，给老师普及知识。后来自己也觉得烦了，到大三以后，我就乖乖的在下面听老师在上面质疑小爱的相对论为什么不能得奖~~`~~嘿嘿~~ 二，小爱的1905年，科学史上不可复制的一年，上帝灵魂附体的一年（非科普，八卦版） 这个是一定要说道说道的 小爱1905年在专利局工作，相貌也普通，更不是什么明星像，所以不怎么惹人注意 可就是这一年（26岁），他接连写了5篇具有划时代意义的论文，包括现代物理学中三项伟大的成就：分子运动论、狭义相对论和光量子假说，影响了这一百年来的物理发展。 -------PS：哦，写到在这里才想起一件事情，小爱应该拿七次诺贝尔的，我把他的布朗运动（分子动理论给忘记了，哦，原谅我吧，呵呵）。是七次了。这个分子运动理论，即便那个我前面说的波色－爱因斯坦凝聚不得奖，它也应该得诺贝尔的，罪过啊，我竟然忘记了。 -------回到正题 于是，我们回过头去看这一年发生的事情，我们不得不把下巴先摔地上去，一个人一年内，搞这么大的三架飞机出来，哈哈，所以我们把1905年称为“奇迹年”。 2004年6月，联合国大会第58次会议通过决议，确立2005年为“国际物理年”。----它就是纪念小爱的这疯狂的狂飙突进的一年的，特别是纪念相对论诞生100周年，纪念爱因斯坦逝世50周年的 那几篇文章，我百度了一下，贴出来供大家流口水啊： 发表在1905年的5篇论文分别是： 1、《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，讨论了光量子以及光电效应； 2、《分子大小的新测定》，推导出计算扩散速度的数学公式； 3、《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》，提供了原子确实存在的证明； 4、《论动体的电动力学》，提出时空关系新理论，被称为“狭义相对论”； 5、《物体的惯性是否决定其内能》，建立在狭义相对论基础上，表明质量和能量可互换，后来推出最著名的科学方程：E=mc2（这个方程，大家应该都知道吧，哈哈~~） 不过，小爱这个时候不红哦，或者只在很小的科学圈里面红哦。 人人都知道“一炮而红”这个词。 小爱当时蛮以为：这次爷一块连着放那么多炮了，应该巨红了吧。结果在那几年，结果偏偏不受到重视，尤其是狭义相对论------因为那时科学界传说只有三个人能看懂啊。后来又过了几年，在一次会议上，普郎克这位大牛挽留小爱在德国工作，曾经说过这样的话：全世界只有8个人能和您讨论相对论的问题，现在他们大多在这里。（如今我们所说的“相对论”这个名字也是普朗克替小爱起的，反正小爱自己叫的那个名字相当的老土哦，我也记不太清楚了）------迟迟得不到大家掌声和赞叹。 小爱的科研实力得不到应该具有的SUPERSTAR的待遇，于是自己也相当的有那么一点失望的，哈哈 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（1） 这个应该会比较长，我这会不一定能写完，写多少就发多少处理吧 量子的概念发端于上面提到的那位德国牛人普朗克（下面这几句，可能写的稍微专业那么一点了，抱歉）为了解释“紫外灾难”即当时有关黑体辐射的两个公式：rayleigh-jeans和wien（写的不是很严谨，大家讲究着看哈）在低频和高频两端出现严重偏差的问题，那个时候作KIRCHHOFF弟子的普郎克硬生生的为满足实验数据纯粹是凑出来的一个公式 里面第一次出现了量子化的量 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（2） 普朗克单纯的为了凑数据结果凑出来一个无比重要的真理，但好比一个不受待见的儿媳妇急着要给这个家族里的长辈们（大多数物理学家）生个儿子，好让他们高兴高兴，可没想 到这个孩子那样子长的太吓人，完全不符合当时那些人的审美标准。 这个量子的概念甫一露面，就相当严重的挑战了人们的接受能力。 于是普朗克也动摇了，甚至是相当的后悔太急躁，盲目的就生出了这么个孩子，很悔很害羞。于是开始为自己辩解，说：你们别看他长的样子怪了点，可内在是一样的啊，不过是 胳膊和腿啊啥的多了几条而已，手术一下就恢复正常了。 于是普朗克开始把他的娃带去手术，结果使用了N种方案，效果都相当的不满意，整形宣告失败。 众人一筹莫展之际，小爱自己则专心在专利局的办公桌前猫着，偷偷拿着普朗克那孩子的X光片，仔细观察。碰到领导来视察了就赶紧把工作上的文件把X光片覆盖上，领导一转身 则赶紧继续看片子。 小爱发现这个孩子何止外形不正常，内在也不一样的一塌糊涂，简直就是火星来的。 小爱很大胆的接受了这个事实，而不是妄图去找合理的借口-------这是小爱强的地方 小爱举一反三，把这个观点应用到许久都没人解决的光电效应的实验上，靠，问题迎刃而解！ 于是量子的这个观点逐渐得到大家的公认了，普朗克也才发现自己原来生了个宝贝出来 此为前传，有些不太准确的说，普朗克是后来基由这个量子概念而发展起来的量子力学的祖父，而小爱则为量子力学的教父，至于量子力学的亲生父亲---玻尔，马上也将露面了， 并且和小爱由一场大战~~ 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（3） 先补充一下：普朗克是1900年提出量子概念的，1905年小爱进一步发展和肯定了这一观点，成功解决来光电效应 玻尔的岁数稍微年轻一点，胆子也就相对的更加大，我们知道年轻人一贯都是相当BH的。 当时他一直在用量子化的观点思考关于原子光谱的问题，而且观点是相当的激进。1913年的时候，玻尔看到了另外一个可以有力的支撑他理论构想的巴耳末公式（原子辐射方面的公式），立刻脑袋开窍，小手一年之内，写了四篇超长超长的论文出来了。 当时杂志社的编辑看到这几篇关于氢原子结构理论假设的论文都傻眼了：您能不能把它缩减一些，这么长我们不好登。 玻尔很张狂：不行，一个字少不了了 这个理论成功的解释了氢原子光谱方面的问题，虽然不是很完善，其实是相当不完善，但这个解决问题所体现出来的思想是相当的大胆创新的，于是玻尔也在一定程度上成为和小爱齐名的物理学家了。 后来很快的各种验证玻尔理论的实验也在世界范围内如火如荼的展开了----光谱分析，夫兰克-赫兹等一些实验 小爱后来也评价说：玻尔在这个问题上的表现只能用太牛B来形容了！ 玻尔和小爱的关系是相当的不错，总的来说两人纯洁的友谊是相当让人钦佩的，见个面我估计都勾肩搭背那样的铁，但两人背地里也有那么一点较劲的意思，谁也不服谁。 玻尔搞出个名堂之后，人气飙升，自己回丹麦创建了哥本哈根物理研究所，因为玻尔属于新新人类的代言人，于是很自然的网罗了一大批相当有才华有理想的年轻人。 这拨人里面的诺贝尔奖金获得者无数啊，单举几个吧：DIRCO，薛定谔，海森堡。 熟悉不？ 呵呵，这就是我在1楼里面顺带提过的，入选物理史上贡献最大的前十位啊。 他们是天才中的天才，还年轻的时候就已经是一代宗师了，这个故事他们也有份的 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（4 ） 玻尔和他身边的那些牛牛以最快的速度建立了量子力学的宏伟大厦。 例如，1926年薛定谔连续发表了4篇文章，完成了矩阵力学的基本工作，1927年，海森堡提出测不准关系（更位严密的称呼应该叫不确定关系），几乎同时，玻尔提出了互补原理。1928年DIRAC发展出相对论量子力学。 先简单的介绍一下海森堡的测不准关系，也就是你无法同时确定粒子坐标位置和对应的动量------这个关系就叫不确定关系。 你越精确的测出粒子的位置，此时越不能准确测出粒子的动量，反之亦然-------这不是提高实验仪器精度所能够解决的，而是理论上预示的，你无论如何都不能同时得出它们精确的量。 最粗浅的说，整个量子力学这门学科，都和这个有关关系有莫大的联系。 在量子力学诞生以前，物理学的规律完全遵循因果定律：你严格的给出前提条件，我就能对应的得出惟一的与之对应的结果。 譬如，路上的一辆车每秒行驶5米，问三秒内它行驶了几米？我们很快就给出正确的答案：15米 而量子力学则不行，很有意思的是，它只能说，出现哪种结果的可能性更大。 量子力学的基本规律是统计规律。 尤其是以玻尔为首的哥本哈根学派（就是围绕在玻尔身边那些牛人们组成的学派）更加激进：大自然的一切规律都是统计性的，你们经典物理那种严格的有一得一的结论其实也是概率性的，只不过在那种情况下，概率为100%罢了。 再说那辆汽车，按照量子力学的观点解释---我这么说只是刻意去说明量子力学和经典物理对事物认识的不同----那辆汽车三秒的时间只是可能行驶了15米，真实行驶了多少米还有其他无数种可能，只是其它的可能性都为0。 很多人接受不了这个观点，小爱是其中一个，他和玻尔在这些基本问题上有原则性的不一致，换句话说，也就是矛盾不可调和，没有折中的和解余地，于是以两人为代表的大论战开始了。 小爱对玻尔说：娃，你这次是不是神经了，这么看待世界是错误的 玻尔：大哥，看来你真的老了，看问题跟不上时代了啊。咱们也就差6岁，代沟咱就这么大呢 鉴于小爱和玻尔以及玻尔身边那些宗师级人物的影响力，当时超过90%的物理学家都卷入了这场持续了到小爱逝世才平息下来的世纪之战 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（5） 经过上面的介绍大家其实应该能够明白小爱是量子论的重要创建人，是量子力学逻辑上的教父，但他不能够接受量子力学的基本观点。这种关系有点和普朗克自己不相信自己提出的能量量子化的观点有些类似。 刚才看见有朋友建议写成比较科普一点的，那么我努力的用自己所学的半点皮毛的去简单介绍一点必要的知识 补充一下能量量子化的观点：所谓“能量量子化”是指电磁辐射的能量只能按照单位量（即普朗克常量乘以光的频率---现在已经非常精确的测出了普朗克常量的大小了）的N整数倍去传递,而不能没有间隔的连续传递。 海森堡作为主要的创建人在思考量子力学的时候，他试图去建立一个新的理论，只用频率，强度等可观测的量来构建理论基础 他的这一思考问题的观念和小爱在创立狭义相对论时分析“时间”和“空间”的观点是相同的 我现在手头的一部吴大猷（著名物理学家。李振道，杨振宁，黄昆等牛人在西南联大时都是他的学生）著的《量子力学》书里讲了一个趣事： 海森堡一次和小爱争论量子力学的理论是否正确的时候，以子之矛，攻子之盾，说：老大，量子力学和您的相对论是用同样的观念得来的！ 意思是说：您要说我们是错的，那您得先承认自己也错了。这招不可谓不强大，海森堡也是相当得意。 可没想到小爱竟然很牛的轻松回答道：人总有错的时候嘛。 估计当时海森堡一定是晕倒：这爱因斯坦做人也太不厚道了.. 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（6） 小爱开始和玻尔大战，小爱脑筋比较坏，经常找机会去出些难题给玻尔回答 问题千奇百怪，相当刁钻，小爱企图在理论上指出量子力学内部体系是不自洽的，有矛盾的地方。 小爱：玻尔啊，你们那一套是建立在错误的基础上的，赶紧把你们哥本哈根这个帮派给解散了。在社会上影响也不好，你们散伙了，想点别的出路，该干嘛干嘛。 玻尔也相当了得：来，有本事你尽管出！今天儿个你不把我忽悠迷糊了，你不准走！ 在争论初期的饿时候，小爱的难题每次刚一出来，玻尔就很快的能用现有的量子理论合理的解释出来。 小爱是相当的狼狈，可他不知道啊，玻尔这孩子不厚道，每次一接了考题就赶紧回家，打几个电话把狄拉克，海森堡，牛人叫过来，然后把门一关，一起背地里琢磨。 有一次小爱被逼的没有退路了，很BH的吼了一句名言；上帝是不会掷色子的！-----这句话的意思不是说上帝是个大好青年从来不赌博，而是说上帝从来不完没谱的事情，这个世界的一切现象都是确定的，不能用概率来解释 小爱口中的上帝是指自然的本质，不是基督教里的那个神。 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（7） 先不说真理掌握在哪一方的手里，但真理总是越辩越明的。 单就人数上讲小爱几乎是孤身一人挑起这场争论，挑战江湖第一大帮派哥本哈根学派。 想起点别的，说一下题外话。这个局面很有点棋圣吴清源在日本以一人之力单挑整个日本棋界的感觉，两者在时间上也基本相同，只是最后的结局不一样。 以小爱和哥本哈根学派为中心的物理史上最位知名的混战在1930年达到了高潮，并且标志了争论第一阶段的结束，进入第二阶段。 这个高潮的标志就是，玻尔彻底击败了爱因斯坦，迫使小爱改变立场，承认量子力学是一门正确的理论。 但小爱不服这口气，改变了斗争方向从指责量子力学是错误的，转变为试图说明当时的量子力学的理论是不完备的 小爱：承认你们的出发点是对的，但你们的理论还不完善。 爱因斯坦坚持认为这个世界是不能用统计规律来解释的，量子力学只是还没有发展完备，现有的用统计规律的眼光看世界只是暂时性的，迫不得已的。 提一下：统计性的概念其实就是小爱在1917年自己最先引入的，用来解释光辐射问题的 来说一下1930年的高潮部分 那年的索尔维会议上，小爱用天才的脑瓜想出了著名的“光子箱理想实验”-----个人估计，小爱其实早些时候就想出来了，故意到会议上突然抛出来，想杀玻尔个措手不及。 “光子箱理想实验”描述起来比较复杂，我也没有能力去说清楚，大家只要明白这个实验是用来刁难量子力学理论的就行了。 玻尔果然被吓到了，大汗淋漓，跑回旅馆在房间里苦思冥想想了整整一夜。 小爱很得意很嚣张，那一晚特地哼着小曲洗了个热水澡，睡的特别香。 不得不说玻尔太牛，真的让他在这么短的时间内想出了解决的办法。 第二天，小爱本来还得意的做在椅子上准备看玻尔的洋相，结果玻尔站出来非常完美的给出了问题的解决方案。 小爱当时就傻了：行，玻尔老弟，这次算你厉害。但是咱俩这事情还不算完。走着瞧！ 玻尔：老大，你就不要吓唬我了，我胆子小的。万一吓坏了我，你可是要负法律责任的啊。大会组织者赶紧给我添两个保镖保护我~~ 于是争论进入第二个阶段 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（8） 论战进行到第二阶段的时候，参与的双方人数上发生了很大的变化。 注意，我特别强调，双方人数上发生了很大的变化。 因为这个时候争论的焦点不是这个理论是否是错误的，而是量子力学在现有阶段是否是错误的。 薛定谔和狄拉克此时成功上演物理史上完美的“无间道”，转而支持小爱的观点：量子力学现在还不完善，用统计的眼光看世界只是因为量子力学理论发展还有不完善，将来发展完善了，量子力学就不会是统计性的理论了。 玻尔看见自己两个最得力助手跑去帮助爱因斯坦，大为郁闷：兄弟啊，你们当时可都是和我一起创立哥本哈根学派的元老啊。在这个多事之秋，强敌环伺的当口，你们走了，我们这帮前途就不太妙了啊。留下来吧？？ 薛定谔和狄拉克：我们决定走了，受不了你老是把自己的思想强加于我们的日常研究。我们要自由！要freedom! do you understand? 我在这里跳将出来说一下：在玻尔身边工作过的科学家都说玻尔的压迫感太强，你和他在一起研究时，自己的脑袋仿佛是一张白纸，没有思想。只像个机器人一样，按照玻尔的指令工作，执行的是玻尔的饿意志------虽然指出了玻尔的家族首长的不好作风，但也在一方面表面了玻尔人格魅力太强大，你不够强就会被他控制。 就在玻尔大呼家门不幸的时候，一直窝在墙角沉默的海森堡站了起来------现实中他也的确就是个寡言的人，我这么描写没问题啊----走到玻尔身边，说：帮主，我刚才蹲在那里想了很久。您是对的。我愿意继续追随在您的左右，扬我帮声威，唯您马首是瞻。 玻尔大喜：好，我升你为副帮主！如果爱因斯坦等人来挑衅，而恰遇我不在帮中，你全权代理我处理事物，统领我帮众子弟给来犯之敌迎头痛击！ 番外篇 1900年.关于普朗克的量子论的由来 初中时老师就在课堂上给我们不断念叨：物理物理，穷物之理。我们的耳朵都听的出老茧了。 物理学本身是不断去探究和认识自然界更深层次规律的学科。可以这么说，物理学家都是一群好奇心极重的孩子，喜欢去窥探未知的世界。 在19世纪末期，我本着朴素的历史唯物主义观点分析，由于当时外在客观条件已经孕育成熟，再加上事件具体到某个人身上发生的偶然性，一位叫卢梅尔的德国实验物理学家做了一著名的试验------关于“黑体辐射” 所谓“辐射”，我们知道物体的温度很高时，就会向周围的空间散发出热量，这种热量的传递是通过电磁波作为载体传播的。 “黑体”这个概念也不高深，但说起来比较麻烦，就跳过吧 当时的理论没有办法解释清楚这个物体所辐射能量和电磁波波长之间的关系。物理学家们一贯都是被人崇拜的主，自尊心那叫一个强，如今见有个问题竟然难住了他们，有些难堪，于是群起研究这个问题。 其中有个叫维恩的牛人利用当时的理论体系搞出了一个公式来说明这个问题，在某一方面符合的很好。这个公式后来我们叫它为维恩位移定律------此人也因为这个贡献拿了1911年的诺贝尔奖金。 后来瑞利又搞出了另外的一个公式，这个公式在辐射问题的另一个方面来考察的话，符合的也是不错的。 1899年10月7号，实验物理学家鲁斯本夫妇拜访普朗克，谈话中提到了瑞利的公式，并说其在某一方面和试验吻合的很好。 普朗克看出了点名堂，把两个公式拿在眼前，心想这两个公式都只对了一半，哪么把他们合起来，也许真理就有了。 老普动了这个心思，的确有开窍的感觉，所谓“顿悟”也。 普朗克那叫一个开心，似乎都能隐约看到幸运女神在云端向自己抛媚眼了。他想过去和女神亲热亲热，可惜女神在一时还碰不着，于是就一边蹲在地面上急的抓耳挠腮，脑瓜高速运转拼了老命 的想答案，一边对女神吼：莫走啊，我快想好了，快好了！ 不得不说，普朗克那的确叫快------当天就想出了后来非常著名的普朗克辐射公式！ 普朗克赶紧把这个公式交给鲁斯本，鲁斯本拿着这个公式和自己做实验得出的数据比较了一下，发现完全吻合，然后激动的说七个字：发了！这次你发了！ 普朗克愣了半晌才回过神来，用力的拍了拍普鲁斯的肩膀，说：放心，你那一份我少不了你的 ！-----这句话把普鲁斯感动的那叫一个老泪纵横。 普朗克知道自己的这个公式只是凑出来的，完全没有理论依据，于是再次回家苦思怎样才能找出合理的理论解释。 老普像暴发户似的突然搞了这么大的飞机出来，自己一时也被吓住了，于是激动啊，在家里怀揣着这个宝贝在被窝里觉都睡不着了。 因为有了正确的公式了，那么向答案上“套”一个理论是比较容易。就好比给我们一个物理题，而且把答案一并的告诉了我们，我们反推出解题过程是比较容易的。 普朗克就仔细的分析这个公式里各个量取什么条件才合适，才能成立。分析来分析去，他发现只有把能量取分立的值（能量量子化）才能让公式成立。 这个能量量子化的观点一公开，说它给世人是石破天惊的震撼一点也不为过，没人相信能量的传递不是连续，而是跳跃的。 可怜的普朗克被大家嘲笑：老普，您岁数也不是太大吧，怎么这么早就痴呆了呢。 普朗克后来也觉得自己这次玩的离谱太不乖了，于是害羞，于是后悔，自己也不认这个观点了：你们别当真啊，我在逗你们玩呢，嘿嘿... PS:把老人家写的有点猥亵了，罪过啊~~ 此帖可参照前面写的：三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（2） 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（9）-----加强版 下午添了个普朗克量子论由来的番外篇，回头看帖子发现第一阶段的争论在（7）讲的太简单，那么大的事件笔墨用的太少了。大家可能不太满足那点料，有些失望。我自己如今也 越发觉得在那块没说过瘾，很多趣事都没有提到，有些话想再来详细八一下，所以现在特地再来连续的发几个补充加强版。 上个世纪20年代是物理学新思想和理论的井喷年代，而量子力学是最最主要的研究方向，集中了当时世界上几乎所有的最顶级的大脑在这块研究。所以在这个研究方向，在相当短的时间内爆发出了几位超级新星一样的人物，闪耀在物理学历史的舞台上，分外耀眼。 除了上面提到的海森堡、泡利、狄拉克、薛定谔等人外，我再在这里介绍两位也是超一流级别的物理学家：德布罗意和波恩。 现来说道说道德布罗意这个人。 此人也是个物理史上的传奇人物，早先在年轻的时候他是学理论物理的。很有意思的，他的一个哥哥同样是一名物理工作者，是一位实验物理学家。 德布罗意后来因为家族的利益需要和受到家族文化的影响-----他的家族在法国史比较有威望的贵族，他祖父最牛的职位是法国总理和外交部长，被雷到了吧，哈哈-----改学历史了，并且拿到了历史专业的学位。 他后来为什么又改回物理了呢？ 据说，他有一次在考历史的时候，一道论述题被老师给红叉了。 他不服气找老师理论，说：老师，我这答案对着呢，怎么就给我改错了呢？哪错了啊？您老要是近视度数加深了，就给我说一声嘛，学生给您配一副新的眼镜去，我们家有钱。边说还边把自己的胸脯拍的嗵嗵的响啊 老师说了：别以为我没戴眼睛，现在流行隐形的啦，不清楚了吧？小伙跟不上潮流啊，你这么落伍将来怎么追小姑娘啊。实话和你说吧，这道题目答案不只一种，要答N个，所以你错了。恭喜恭喜哦！ 德布罗意傻了，跑回家去生闷气。 他是越想越生气，后果自然也就相当的严重，心道：还是物理有意思，答案是唯一的，比较单纯，老子不玩历史了，还是继续学物理去吧。 正在犹豫着呢，他哥哥从外面风尘仆仆的跑回来了，吞了杯茶，然后搬了张椅子在德布罗意身边坐下，对他发感慨，道：不得了啊，现在江湖太TMD的混乱了啊。 德布罗意忙问发生什么事情了。 他哥哥回答道：现在江湖黑道上各种新式武器层出不穷，特别是有个叫爱因斯坦的家伙老猛了，玩出了狭义和广义相对论两大核武器，顺带手还配合着一个叫普朗克的老大玩出来一个和量子概念有关的猛家伙！而且最让人担心的是，这个猛家伙威力到底有多大，现在还没人知道呢。然后添油加醋的对德布罗意讲了许多当今江湖的血雨腥风，好不骇人！ 这一下，一直有英雄崇拜情节的德布罗意被哥哥的描述地深深吸引住了。 他在脑海里想象着爱因斯坦白马长枪纵横江湖，孤身一人在百万军中取上将首级如探囊取物的英勇模样，崇拜的一塌糊涂，向往的一塌糊涂，口水不经意的就流了一地，然后下定了决心：咱学物理去，跟着爱帮主好好混，保不准，将来也能成为江湖一霸呢！-----他后来果然成为一霸，这是后话，将来再表。 他哥哥见德布罗意两眼无神，口吐白沫，惊慌道：好弟弟，你怎么了？ 德布罗意摆了摆手，道：我决定了！然后从马桶上站了起来，向着屋外的夕阳走去，步履坚定而沉稳！只留下他哥哥在身后郁闷的嘀咕：你决定啥了么？这娃是不是病了，我得赶紧去叫医生来看看。 琐碎事情忽略，医生到底叫来了没有我们不管。只说，随后，德布罗意考上巴黎大学读博士去了，方向，它的确就是物理！ 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇"（10）-----加强版 爱因斯坦在1905年划时代的提出光量子假说，完美的解决了困扰科学界多年的光电效应问题后，他在这个领域继续深入研究。 更多的应该归功于他极致的想象力，在1917年的时候他自己一个人又鼓捣出一个形式上非常简单的等式，并且利用这个等式在理论上夸张的指出:光子不仅具有能量，而且具有动量。 把光子的粒子性和波动性这两个不会在同时表现出来的根本特性通过简单的等式联系了起来，说明了光不简单的是一种波或者一种粒子，而是两者的混合体！ 这个理论成功的终结了物理史上从牛顿时代就开始的，关于光是粒子还是波的口水战----------这也是物理史上著名的大论战，牛顿和惠更斯两位是发起人，各自帮派的老大。各个时代众多的科学家都因为观点不同而群殴，互有胜负，而且一直持续了几百年。以后有机会也一定要来八一八！~~ 回到正题：） 我们放弃去在脑海中想象这种波和粒子两者的混合体到底是什么样子的吧。因为我们在生活中绝不会接触到类似的例子，从来没有体验过，所以我们永远想不出那幅既是粒子又是波的画面，只能在公式上极其抽象的来认识它。 小爱害羞的把这个成果公开，结果再次的严重挑战了世人原先固有的对这个世界的认识。 众人震惊，集体无语。 单说爱因斯坦1917年的这个成就，也许别的超一流的科学家有足够的智商比他先发现这一点，但是他们却没有。 为什么呢？ 问题的关键就在这里，爱因斯坦最伟大的地方，在于他敢于突破禁锢，在于他的思想不受任何实在的束缚，在于他没有极限的想象力。 我们应该记住他说过的一句名言：想象力比知识更重要！ 一个一流的物理学家被别人夸智商高，不会太得意，毕竟在这个领域混出名堂来的谁不是天才中的天才呢？但他要是被别人评价：这个人太具有想象力了！那么我敢保证，他一定会把嘴歪了。当然，他也可能表面上平静，而在内心狂喜-----闷骚型的~~~ 顺便提一下：华裔著名科学家李政道被物理学界推崇为“继爱因斯坦之后最具有想象力的物理学家”。 1923年，其时正在巴黎大学攻读博士学位的德布罗意受到爱因斯坦这个等式，确切的说，是这个思想的影响，开始动了坏脑筋。 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（11）-----加强版 许多物理学家对于爱因斯坦在1917年提出的这个波粒二象性观念发表看法，表示他们感情上一时还接受不了，需要时间来慢慢消化这一观点。 而在这个时候，厌倦历史重新杀回江湖的德布罗意则坚信爱因斯坦的这个观点是正确的，拥护这一看法。 德布罗意在街上为这个观点裸奔，希图吸引大家注意。 小爱刚好路过，关心的问：这位同学，你是不是神经了？ 德布罗意见爱斯斯坦来了，激动啊：老大... 小爱打断了他的话：谁是你老大？ 德布罗意一头的汗：...#￥￥……%&。 小爱：年轻人，你有什么事情就说吧... 德布罗意：我没什么事情要说...- -! 那你为什么要和我说话？奇怪呢。小爱一边说着，一边表情困惑的含着烟斗走了。 德布罗意当场石化。 德布罗意大胆接受了爱因斯坦的观点，并且把它发展到世间万物上去：不仅仅是光子，实物粒子也有波动性---------物质的波粒二象性。 1923年9～10月间，德布罗意RP爆发，连续在《法国科学院通报》上发表三篇文章：《辐射──波和量子》、《光学──光量子、衍射和干涉》、《物理学──量子、气体动理论及费马原理》。 当时根本没有实验数据来支撑’物质波’这一假设，但德布罗意非常自恋，觉得自己能这样发散的思考问题实在是太了不起了，创造性十足，于是很得意的把这个观点写在了博士学位论文里了。 在论文里他把自己这一思想作了系统阐述，提出了德布罗意波（相波）理论。 1924年这篇名为《量子论研究》的博士学位论文交给了由佩兰和朗之万等牛人组成的博士答辩委员会。 这个观点比爱因斯坦走的更加远，更加抽象，大家傻了，不能理解这一新奇观点，看不明白。 德布罗意的导师朗之万看了论文后，评价到：除了思想上的独创性外，德布罗意以非凡的技巧做出努力来克服物理学家的困难。但还是很遗憾的对德布罗意说：其实，你这文章俺其实看不懂，很怀疑它的正确性。 这可怎么办，怎样才能看出这个观点是不是正确的呢？ 有问题找爱因斯坦呗！地球人都知道的。 于是他们把这个论文送给爱因斯坦看，征求他的看法。 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（12）-----加强版 论文很快送到爱因斯坦手里，小爱一边看一边赞叹：了不起，后生可谓。 小爱仔细翻阅论文，充分赞同了德布罗意的物质波理论-------它是未证实的，甚至是如此的突如其来，完全没有给物理学家必要的情绪和理论铺垫，所以不是从理论上来肯定，而是从哲学认知世界的高度来看待这个理论的。 爱因斯坦终其一生都在追求物质世界的统一理论，以及欣赏物理学中的对称性，德布罗意的这个理论非常对他的胃口！爱因斯坦有些激动的评论道：这对于揭示我们物理学中最难以捉摸的谜，开始露出了一线微弱的光芒！ 德布罗意一听这话，得意啊，心说：这次我拍老大的马屁是拍对地方了。老大那么有势力，以后咱好处肯定不少，钞票大大的有，日子好过了~~哈哈~ 答辩委员会的人也都是江湖上的枭雄啊，佩兰和朗之万这些人，他们的独立思考能力是相当强的，在他们心里，其实还是没有认可德布罗意的这个理论，但爱帮主发话说：好！，他们也只能跟着说：好！好！-----鼓掌~~ 就这样，德布罗意拿到了学位证。 不八卦的说：其实，德布罗意的导师朗之万是非常愿意让自己爱徒毕业的，虽然他还是很怀疑这个理论是正确的，但着实惊叹于德布罗意在试图解决这个问题时，所展现出来的睿智和想象力！ 爱因斯坦对这个理论非常有兴趣，因为它发展了自己早先提出的波粒二象性观点，两者在哲学思想上是一脉相承的。 爱因斯坦也敏锐的觉察出这个理论具有的重大意义，他把这篇论文力荐给其他当时已成名的物理学家---如洛伦兹和我下面将要八的波恩----看 小爱给波恩写信，说：您一定要读它，虽然看起来有些荒唐，但很可能有道理。 波恩诺诺，后来回信给小爱：老大，我头悬梁、锥刺股般严肃和认真的读了您推荐的文章，并且觉得自己有点明白了德布罗意这娃在搞什么名堂！（赶紧鼓励鼓励我哈~~~） 这个理论后来的对物理学的发展贡献是如此之大，量子力学由此源发 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（13）-----加强版 接着（12），再补充一下关于德布罗意的这篇论文的八卦。 前面已经说了，这篇论文通篇都是建立在假设基础上的，没有任何的理论支持。 在1924年着手写论文的时候，因为前一年他的物质波思想已经提出，他的哥哥也了解到了自己的弟弟有这么一套奇怪的理论，于是也很关心这篇论文的进展。 德布罗意的哥哥最先翻了翻论文，提出了建议：弟弟啊，你最好要做个能支撑你结论的实验，这样才有说服力。你这个论文看着容易让人飘在空中，不实在，太能吹了。另外，分量也不足，你去门口那家打印店加个封皮才有三页厚。 德布罗意表示了不同意见，道：在这短短的论文里，我整个人的思想已经完美体现出来了。这个假设就是错了，凭着我这独特的观点、才华横溢的表达，佩兰和洛伦兹那帮前辈也得让我出师了。 他哥哥无语,心道：这孩子也太自恋了。 德布罗意见身边没人，把脑袋凑过来小声道：嘿嘿，这没外人，就实话和你说吧。这个实验虽然我思路有了，但做不出来! 我不像你是个实验物理学家，动手能力特别强。我折个纸飞机都不会，小时候，不都是你帮我折的么，你忘了?~~ 他哥哥眯起眼睛，恍惚的就想起了童年时光。那时，自己带着弟弟在学校里称王称霸，经常向低年级同学收取保护费买糖吃，都数不清楚被那些受到自己欺负的同学的家长到学校找了多少回了。 他哥哥乐了，道：哈哈，的确，何况你是学历史出身的，这个实验做起来很麻烦，那你去找我同事道维里叶（？存疑）帮忙吧，那哥们很仗义的。 德布罗意点头：好的！这事另外再说，咱俩今晚泡吧去，听说刚开的一家酒吧小姐贼靓呢~ 两人意味深长的笑了...（把他们写的好YD，——！我忏悔~） 德布罗意后来的确去找他哥哥的那位同事帮忙了。 此人也一口就答应下来:小CASE！不过后来此人又忙别的事情忘了这茬了------错过了获得诺贝尔奖金的机会了~~ 在论文答辩的时候，佩兰果然发问：怎么做实验来证明你是对的？ 德布罗意当时就把实验思路口头的表达出来了。 后来在1927年，美国物理学家戴维孙和英国物理学家汤姆孙分别独立的按照德布罗意提出的那种实验思路做了实验，成功的证明德布罗意的假设是正确的，物质波是存在的。 此二人因为这两个实验分享1937年诺贝尔奖金。 我估计德布罗意他哥的那位同事一定是后悔死了：曾经有一个拿诺贝尔奖的机会摆在我的面前，而我却没有好好的去珍惜。如果上天再给我一个机会去获取的话，我希望对德布罗意说三个字，爷帮你！ 德布罗意在论文里写了一个著名的德布罗意关系式，此公式和爱因斯坦著名的质能守恒方程---E=mc2，同为近代物理最为重要的两个关系式。 而德布罗意关系式和爱因斯坦在1917年提出的那个光子波粒二象性的关系式，它们所共同构建的思想被大家称为:爱因斯坦-德布罗意关系———整个量子力学就源自于这个关系！ 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（14）-----加强版 爱因斯坦高度评价了德布罗意的工作，认为它揭开了自然界巨大面罩的一角。爱因斯坦没有说错，因为1德布罗意“物质波”思想的提出直接导致了量子力学的建立。 奥地利物理学家薛定谔在1926年就在这个假设-----注意，当时“物质波”还没被证实，只是假设----的基础上提出了薛定谔方程，建立了量子力学的波动力学版。其实整个量子力学都是建立在几个假设基础上的，这个以后八~ 而早几个月前，在1925年波恩和海森堡以及约当等人联手提出了量子力学的第一个版本----矩阵力学版。 很快的，1926年3月薛定谔再次天才的证明量子力学的波动力学版和矩阵力学版是完全等价的。 下面来侃一下小薛-------今天侃不完了，写多少发多少 ：） 薛定谔是个大大的牛人，早年拿到博士学位后在大学里专心研究问题，很乖的。 后来一次世界大战爆发，他去参军。 老天开眼，没把这个天才送去真正的战场上，否则当年他要是万一在战场被流弹击中牺牲，物理学界的损失就大了。 子弹这东西到处乱飞，出了枪膛就没理智了。它不会飞到薛定谔面前，就停下了，给他打招呼：哟！您是天才薛定谔啊！您不认识我吧，可我认识您呐！我不害您，我去找个低智商的伤害去。哦，走前给咱签个名吧。然后敬个礼，拐个弯飞别处去。 薛定谔被分配到一个离火线很远的地方驻守，那地方除了一班兄弟外连个兔子都见不着。估计小薛同志没见过敌军的子弹长什么样子呢。（玩笑~~） 薛定谔很乐很安全，刚好有空闲思考理论物理那方面的事情，于是整天窝在要塞里看书。 战友A见他沉默寡言，是个不喜欢说话的乖孩子，又因为自己在这个偏远的地方没什么人侃大山，憋的也比较厉害，于是就特别喜欢在小薛面前吹大牛。 薛定谔很烦他，但是一直在忍着。小薛知道要团结同志，这矛盾属于人民群众间的内部矛盾。而咱在这里说句实在话，最主要的原因是，小薛知道自己干架未必能干过他。 某天，天文地理、古今西外，高尚的、低俗的话题谈了一圈后 战友A点了枝烟，悠然的问道：你知道物理学么？ 薛定谔：... 战友A：哎，你整天看的啥书啊，物理可是门高尚的学科。你们这些人不懂的。 薛定谔默不作声，用手把脚弯到自己的面前，低头数军袜上磨出了几个洞了 战友A见薛定谔一直不说话，有些小得意：你知道现在谁最牛么？ 薛定谔突然爆发：肯定不是爱因斯坦，因为你们这帮SB还不知道相对论，不知道量子化，不知道玻尔原子模型，不知道#￥%%%……%……*&&（.... 战友A傻了。 片刻之后，战壕外面，班长正在撒尿，突然见A哭着跑了过来：报告班长！薛定谔他欺负我！ 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（15）-----加强版 战后薛定谔回到研究所工作，不过在大约在1921转到了苏黎世大学，继续从事科研工作，直到1927年。 薛定谔的传奇就诞生在这个地方。 顺便提及一下，爱因斯坦也曾在这个学校教过书。 爱因斯坦在1909年离开专利局来这个学校当副教授，不过他在1911年就跑布拉格德语大学当教授去了。 布拉格德语大学劝小爱说：爱因斯坦，你来我们这里。 小爱其实一直不满意当个副的教授了，早准备找个待遇高的学校跳槽了。小爱此时好比厌倦了现任男朋友的姑娘，刚准备要分手，就见有帅哥来主动搭讪，内心狂喜啊，表面上却故作冷淡道：给人家个理由先？ 布拉格德语大学：我们让你当教授... 小爱立马愣在当场，片刻之后回过神来，一把用力的拉着人家的胳膊说：走走走！咱们赶紧去签协议去！ 回归正题： 话说薛定谔和爱因斯坦的私人关系非常的好，经常通信讨论问题，爱因斯坦可以说是薛定谔在科学领域的一位重要的引导者。赞小爱的长者风范~~：） 爱因斯坦在1924年发表了一篇名为<<单原子理想气体的量子理论>>，提出了玻色-爱因斯坦统计法。 彼时正在相关领域从事研究的薛定谔看了后，觉得论文的尺度超出了自己能接受的范围，开始给爱因斯坦写信问询了解和质疑这篇论文。 两人在这个阶段通了不少封信。 小薛年轻，说话很直接，他在其中的一封信里说：根据我自己推导出的结论看出您的计算过程是错误的. 爱因斯坦心说现在的小青年不比我们当年那么纯情害羞啊，真是彪悍，然后很认真的写了回信，在信里仔细的讲解和分析了自己的计算方法，说自己是没有错的，只是和你用不同的方法而已。 薛定谔非常倔强，拒绝接受，小爱本来在等他的进一步答复好继续讨论，他耍脾气硬是不给爱因斯坦回信了。~囧~ — —！ 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（16）-----加强版 25年2月28日写了那封信后，爱因斯坦就急切的等着薛定谔给他回信，以便继续深入探讨这个问题。 哪知薛定谔因为不能接受他的解释，所以故意不回这封信，玩神秘，消失了。 小爱成天坐在办公桌前刷邮箱，结果整整刷了一个月，除了N多封垃圾邮件外，没刷出薛定谔写的回信。 小爱自己不明白发生了什么事情，很着急，心说，这不好好的么，这孩子怎么突然不理我了。 他感到非常焦虑，后来发展到夜里开始失眠。非常想询问薛定谔那边的状况，但他顾虑到自己江湖大佬的地位，又拉不下脸去主动联系薛定谔这位后辈，心里那个纠结啊~~ 后来小爱无法克制住自己时时思念薛定谔的冲动（汗~！），有几次差点忍不住给小薛写信了。他害怕克制不住自己，心里有了计较，把管家叫过来，说：你以后看到我要写信了，就赶紧用绳子把我捆起来！ 管家诺诺。 小爱此时给自己定了个期限：半年，再等半年，如果那时还不见回信，我就不矜持了，主动给薛定谔写信询问。 而在此期间，薛定谔也没有闲着。 在7月份完成的一篇论文《理想气体统计熵定义的评述》里，他说，如果承认爱因斯坦在那篇文章里的前提假设，那么由此推出的结论绝对是正确的。但，我不能接受他的假设。 到了9月28日那天，小爱掐指一算，已经到了半年之期了，于是搬来椅子坐在桌前给薛定谔写信。 爱因斯坦在信里肯定了薛定谔对自己的批评。 小爱在写信的时候觉得似乎有人在自己身边转悠，身上也有些不舒服，但由于精神高度集中在写信上，所以也没在意。 当他写完信起来准备喝口茶的时候，发现自己无论如何也站不起来了，低头环顾，发现自己已经被绳子结结实实的捆在椅子上了。 小爱很恼火的看了一眼身边的管家，然后大吼一声：滚！ 管家一溜烟的闪了。 于是小爱一个人在椅子上度过了非常难熬的一夜。 三，关于量子力学，关于小爱和波尔纠结多年的“恩怨情仇”（17）-----加强版 薛定谔收到爱因斯坦这份主动写来的信，正在思考如何回复的时候，在十月份，他拿到了爱因斯坦推荐他好好去看的德布罗意的博士论文。 薛定谔仔细阅读了德布罗意的论文，很快的领悟出德布罗意提出的物质波思想的重大意义，并且看出爱因斯坦在那篇论文里的理论是正确的。 他在11月3号怀着激动的心情给爱因斯坦写了封回信，根据广为引用的一段原话，我们可以看出薛定谔对量子方面的认识有了巨大的进步：“几天前，我怀着极大的兴趣拜读了德布罗意的独创性论文，并且终于掌握了它。有了这篇论文，我就第一次清楚理解了您的论文中第八节的内容。” 信里，薛定谔表示自己对德布罗意的做出的工作印象深刻：德布罗意能从一个巨大理论的框架上全面地思考问题，这一点确实比我高明，那是我过去所不知道的 但小薛心高气傲，在赞同佩服的前提下，也有些小小的不服气：“按我个人的意见，德布罗意在数学技巧上的处理和我过去的工作也差不多，只是稍为正规些，却并不那么优美，更没有从普遍性上加以说明。”------瞧这话说的-_-! 后来薛定谔创立波动力学也起源于此，除了对真理执着的追求外，兼有那么点天才间存在的潜在的竞争意识作用：大家都是出来混的，没人愿意服谁。何况薛定谔本身就是个彪悍的主，而且通过前三四年的努力，出了不少论文，在江湖中已经有了地盘。 爱因斯坦收到他的回信后，笑了，自言自语道：我牛B的预感到，江湖上又要有大事件发生了。不得不说，小爱的预感很准。 很快的，一个多月后薛定谔就写了篇文章，文章中立场鲜明的表示自己坚决拥护爱因斯坦和德布罗意的波动理论，并且说:我要特别的感谢德布罗意，通过他的杰出的论文，对量子化问题方面我才有了深入的思考。 很快的，薛定谔开始爆发，战斗力飙升，在短短半年的时间，同题目的四篇论文，一步两步三步四步，完成了波动力学。 这些故事我慢慢道来，其中还包含了薛定谔和以玻尔为代表的哥本哈根学派的仇怨。 薛定谔虽然为量子力学的创建人之一，但在最开始，他的理念上是站在哥本哈根对立面上的。只是在后来，在一定程度上无奈的接受了哥本哈根学派的观点，短暂的成为哥本哈根这一江湖大帮的编外人员。但随后还是坚定的站在了爱因斯坦一边，对量子力学进行了批判。 大家发现了吧？玻尔简直就是个吵架王么！ 在爱因斯坦和他论战之前，薛定谔倒是先和他大战了一回。这个要好好八八~~ 正所谓：小薛初出茅庐无禁忌，孤身恶战江湖老流氓。 -- 成就万物，却不居功 养育万物，却不推辞 渗遍万里，润泽众生 利而不害，为而不争 ※ 来源:·云麓园 BBS 站 http://bbs.·[FROM: 202.197.58.*] |
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