数字世界中的发现——1月1日科学史上的今天

2018-01-04作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



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最令人欢欣鼓舞的事。


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,但是无论如何不适用于第4条谱线的波长。他花了很长时间毫无头绪,只好改弦易辙。


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由于巴耳末擅长投影几何。受到几何图形透视关系的启发,他最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。



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内容来源:书问

作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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