在19世纪末的一天,如图8.1所示,一位名叫普朗克的德国青年学生对老师说:“我准备把我的一生都献给物理学。”然而,他的老师,物理学教授菲利普·冯·约利却说:“年轻人,物理学是一门已经完成的学科,不会再有发展了,将一生献给这门学科,太可惜了。”
图8.1 普朗克的理想
其实,这并不只是菲利普教授的个人言论,同样的观点不仅笼罩着当时的整个物理学界,也体现在1900年的英国皇家学会年会上。在年会的元旦献词中,著名学者开尔文教授就曾充满自信地说:“物理学的大厦已经建成,未来的物理学家只需要再做些修修补补的工作就行了。”但是,开尔文教授毕竟是知识广博且见识卓越的科学家,在献词中除了陶醉于人类已有的物理成就,开尔文教授也敏锐地意识到:“经典物理体系虽然已经几近完善,但现在还有两朵乌云遮蔽了理论的优美和明晰。”他所说的第一朵乌云是“黑体辐射”,主要指热学中的“能量均分定则”在热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出;他所说的第二朵乌云则是“光速疑难”,主要指“迈克尔孙-莫雷实验”的结果和“以太学说”的矛盾。在当时,沉浸在迎接新世纪曙光中的人们普遍认为这两朵乌云所代表的理论“不协调”只是小问题,解决它们也只是时间问题。然而,人们大概都没有想到,在接下来短短五年的时间里,正是这两朵看似小问题的乌云,竟然急速发展成为狂风暴雨,彻底摧毁了牛顿经典物理学的大厦(图8.2)。在这过程中,“黑体辐射”乌云导致了“量子论”的形成,而与“迈克尔孙-莫雷实验”相关的另一朵乌云则促进了“狭义相对论”的建立。现在,“量子论”和“狭义相对论”正是现代物理学最重要的两大理论支柱,其建立使得物理学进入了一个全新的发展时代。那么,这两朵乌云究竟为何如此厉害?在接下来的内容中,我们就一起来揭开这“两朵乌云”的神秘面纱吧。(www.xing528.com)
图8.2 被“两朵乌云”摧毁的经典物理大厦
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