塔马•弗里德曼(Tamar Friedmann)与卡尔•哈根(Carl Hagen)的计算结果表明,π可以由特定的数学函数(称为Γ函数)导出。
图片来源:Tamar Friedmann and Carl Hagen/University of Rochester
当哈根开始独自研究这一问题时,他立刻注意到一个规律。变分法的偏差对于氢原子基态是15%,对于第一激发态则是10%,随着激发态能级的不断增大,偏差也越来越小。这并不符合一般规律,因为变分法往往计算最低能级时最为准确。
哈根找到弗里德曼,想一起看看继续提高能量会有什么新发现。他们发现,变分法的极限接近于物理学家尼尔斯•玻尔(Niels Bohr)在20世纪初期所提出的氢原子模型,其中电子轨道被描述为正圆形。这也是玻尔的对应原理所产生的自然结果——该原理认为对于大半径的轨道,量子系统的行为可用经典物理学来描述。
“在能量较低的轨道,电子的运动轨迹是模糊而弥散的,”哈根解释道,“在更高的激发态,轨道被限定在更加清楚明确的区域内,且半径的不确定性也降低了。”