物理學(xué)上空的兩朵烏云?第一朵烏云出現(xiàn)在光的波動(dòng)理論上。第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上。19世紀(jì)的最后一天,歐洲著名的科學(xué)家歡聚一堂。會(huì)上,英國(guó)著名物理學(xué)家威廉.湯姆生(即開(kāi)爾文男爵)發(fā)表了新年祝詞。那么,物理學(xué)上空的兩朵烏云?一起來(lái)了解一下吧。
19世喊談紀(jì)的最后一天,歐洲著名的科學(xué)家歡聚一堂。會(huì)上,英國(guó)著名物理學(xué)家威廉.湯姆生(即開(kāi)爾文男爵)發(fā)表了新年祝詞。他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時(shí)說(shuō),物理大廈已經(jīng)落成,所剩只是一些修飾工作。
同時(shí),他在展望20世紀(jì)物理學(xué)前景時(shí),卻若有所思地講道:“動(dòng)力理論肯定了熱和光是運(yùn)動(dòng)的兩種方式,現(xiàn)在,它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了,”“第一朵烏云出現(xiàn)在光的波動(dòng)理論上,”“第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上。威廉.湯姆生在1900年4月曾發(fā)表過(guò)題為《19世紀(jì)熱和光的動(dòng)力學(xué)理論上空的烏云滾攔》的文章。他所說(shuō)的第一朵烏云,主要是指邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)果和以太漂移說(shuō)相矛盾;他所說(shuō)的第二朵烏云,主要是指熱學(xué)中的能量均分定則在氣體比熱以及熱輻射能譜的理論解釋中得出與實(shí)驗(yàn)不等的結(jié)果,其中尤以黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”最為突出。開(kāi)爾文是19世紀(jì)英國(guó)杰出的理論物理和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家,是一位頗有影響的物理學(xué)權(quán)威,他的說(shuō)法道出了物理學(xué)發(fā)展到19世紀(jì)末期的基本狀況,反映了當(dāng)時(shí)物理學(xué)界的主要思潮。
物理學(xué)發(fā)展到19世紀(jì)末期,可以說(shuō)是達(dá)到相當(dāng)完美、相當(dāng)成熟的程度。一切物理現(xiàn)象似乎都能夠從相應(yīng)的理論中得到滿意的回答。
第一朵烏云出現(xiàn)在光的波動(dòng)理論上,----邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)與“以太”說(shuō)
光波為什么能在真空中傳播?它的傳播介質(zhì)是什么?物理學(xué)家給光找了個(gè)傳播介質(zhì)―“以太”,肯定了“以太”的存在,新的問(wèn)題又產(chǎn)生了:地球以每秒30公里的速度繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),就必須會(huì)遇到每秒30公里的“以太風(fēng)”迎面吹來(lái),同時(shí),它也必須對(duì)光的傳播產(chǎn)生影響.這個(gè)問(wèn)題的產(chǎn)生,引起人們?nèi)ヌ接憽耙蕴L(fēng)”存滑族在伍陸與否.為了觀測(cè)“以太風(fēng)”是否存在,邁克耳遜)與莫雷合作,在克利夫蘭進(jìn)行了一個(gè)著名的“邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)”,但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果和卻以太漂移說(shuō)相矛盾.使科學(xué)家處于左右為難的境地.他們或者須放棄曾經(jīng)說(shuō)明電磁及光的許多現(xiàn)象的以太理論.如信橘弊果他們不敢放棄以太,那末,他們必須放棄比“以太學(xué)”更古老的哥白尼的地動(dòng)說(shuō).
第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上.——黑體輻射與“紫外災(zāi)難”.
19世紀(jì)末,盧梅爾等人的著名實(shí)驗(yàn)―黑體輻射實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)黑體輻射的能量不是連續(xù)的,它按波長(zhǎng)的分布僅與黑體的溫度有關(guān).為了解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,物理學(xué)家瑞利和金斯認(rèn)為能量是一種連續(xù)變化的物理量,建立起在波長(zhǎng)比較長(zhǎng)、溫度比較高的時(shí)候和實(shí)驗(yàn)事實(shí)比較符合的黑體輻射公式.但是,這個(gè)公式推出,在短波區(qū)(紫外光區(qū))隨著波長(zhǎng)的變短,輻射強(qiáng)度可以無(wú)止境地增加,這和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差十萬(wàn)八千里,是根本不可能的.所以這個(gè)失敗被埃倫菲斯特稱為“紫外災(zāi)難”.它的失敗無(wú)可懷疑地表明經(jīng)典物理學(xué)理論在黑體輻射問(wèn)題上的失敗,所以這也是整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)的“災(zāi)難”.
普朗克提出能量是一份一份的,解決了第一朵烏云
愛(ài)因斯坦提出光量子,解決第二朵烏云
然后出現(xiàn)了相對(duì)論和量子理論,也就出現(xiàn)了一大團(tuán)烏云,比原來(lái)更密布

第一朵烏云出現(xiàn)在扮派光的波動(dòng)理論上。邁克耳遜,莫雷實(shí)驗(yàn)與廳如賀以太說(shuō)光波為什么能在真空中傳播?它的傳播介質(zhì)是什么?物理學(xué)橡畢家給光找了個(gè)傳播介質(zhì)以太,肯定了以太的存在,新的問(wèn)題又產(chǎn)生了:地球以每秒30公里的速度繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),就必須會(huì)遇到每秒30公里的以太風(fēng)迎面吹來(lái),同時(shí),它也必須對(duì)光的傳播產(chǎn)生影響。
第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋,玻爾茲曼理論上。黑體輻射與紫外災(zāi)難。19世紀(jì)末,盧梅爾等人的著名實(shí)驗(yàn)黑體輻射實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)黑體輻射的能量不是連續(xù)的,它按波長(zhǎng)的分布僅與黑體的溫度有關(guān)。為了解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)

物理學(xué)上空的兩朵“烏云”
熱力學(xué)泰斗開(kāi)爾文男爵威廉·湯姆森,在物理學(xué)完善里傳統(tǒng)力學(xué)三大體系(經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)、經(jīng)典熱力學(xué)),在一個(gè)演講中說(shuō)“在已經(jīng)基本建成的物理學(xué)大廈中,后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了……但是,在物理學(xué)晴朗的天空的遠(yuǎn)處,還有兩朵小小的令人不安的烏云”
這便是當(dāng)時(shí)兩個(gè)物理學(xué)上還未解決的難題。它們分別是:
一、光的傳播應(yīng)該是有一種叫“以太”的介質(zhì);
二、黑體輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與理論預(yù)測(cè)不一致。
然后正是這兩朵小小的烏云,動(dòng)搖了傳統(tǒng)物山扒春理學(xué)的地基,甚至開(kāi)啟了物理學(xué)冰山之下的探索——量子力學(xué)。
這兩朵烏云,開(kāi)啟了兩個(gè)分支
一、麥克爾-莫雷實(shí)驗(yàn)為了證實(shí)以太存在,但卻發(fā)現(xiàn)光的傳播不需要介質(zhì),且光速不變。后來(lái)愛(ài)因斯坦以此為基礎(chǔ),提出相對(duì)論。
二、黑體,即它不反射別的光,它發(fā)出的均來(lái)之它自身的光,太陽(yáng)、燒紅的烙鐵、黑暗中的人此羨體,這些都可近似為黑體。黑體發(fā)出的光是由它熱量導(dǎo)致的,也就是熱輻射。
物理學(xué)未能找到理論去解釋黑體的發(fā)光曲線,普朗克通過(guò)拼湊公式的方法,找到了符合的“普朗克黑體公式”——E=hf,
其中f為頻率,h為普朗克常數(shù)——h=6.626x10^(-34)焦耳?秒
有了公式,如何去解釋呢。
第一朵烏云,主要是指A.邁克爾孫實(shí)驗(yàn)結(jié)果和以太漂汪友早移說(shuō)相矛盾;第二朵烏云,主要是指熱學(xué)中的能量均分定則在氣體比熱以及勢(shì)輻射能譜的理論解釋中得出與實(shí)驗(yàn)不等的結(jié)果困雀,其中尤以黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”最為突出.
第一朵烏云告謹(jǐn)導(dǎo)致了相對(duì)論的誕生,第二多烏云導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生

以上就是物理學(xué)上空的兩朵烏云的全部?jī)?nèi)容,第二朵烏云出現(xiàn)在關(guān)于能量均分的麥克斯韋,玻爾茲曼理論上。黑體輻射與紫外災(zāi)難。19世紀(jì)末,盧梅爾等人的著名實(shí)驗(yàn)黑體輻射實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)黑體輻射的能量不是連續(xù)的,它按波長(zhǎng)的分布僅與黑體的溫度有關(guān)。