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物理學上空的兩朵烏云,物理學晴空的兩朵烏云

  • 物理
  • 2023-08-20

物理學上空的兩朵烏云?第一朵烏云出現在光的波動理論上。第二朵烏云出現在關于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上。19世紀的最后一天,歐洲著名的科學家歡聚一堂。會上,英國著名物理學家威廉.湯姆生(即開爾文男爵)發表了新年祝詞。那么,物理學上空的兩朵烏云?一起來了解一下吧。

物理學的大廈已經落成兩朵烏云

19世喊談紀的最后一天,歐洲著名的科學家歡聚一堂。會上,英國著名物理學家威廉.湯姆生(即開爾文男爵)發表了新年祝詞。他在回顧物理學所取得的偉大成就時說,物理大廈已經落成,所剩只是一些修飾工作。

同時,他在展望20世紀物理學前景時,卻若有所思地講道:“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式,現在,它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了,”“第一朵烏云出現在光的波動理論上,”“第二朵烏云出現在關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月曾發表過題為《19世紀熱和光的動力學理論上空的烏云滾攔》的文章。他所說的第一朵烏云,主要是指邁克爾遜-莫雷實驗結果和以太漂移說相矛盾;他所說的第二朵烏云,主要是指熱學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驗不等的結果,其中尤以黑體輻射理論出現的“紫外災難”最為突出。開爾文是19世紀英國杰出的理論物理和實驗物理學家,是一位頗有影響的物理學權威,他的說法道出了物理學發展到19世紀末期的基本狀況,反映了當時物理學界的主要思潮。

物理學發展到19世紀末期,可以說是達到相當完美、相當成熟的程度。一切物理現象似乎都能夠從相應的理論中得到滿意的回答。

物理大廈兩朵烏云后來誰解決

第一朵烏云出現在光的波動理論上,----邁克耳遜-莫雷實驗與“以太”說

光波為什么能在真空中傳播?它的傳播介質是什么?物理學家給光找了個傳播介質―“以太”,肯定了“以太”的存在,新的問題又產生了:地球以每秒30公里的速度繞太陽運動,就必須會遇到每秒30公里的“以太風”迎面吹來,同時,它也必須對光的傳播產生影響.這個問題的產生,引起人們去探討“以太風”存滑族在伍陸與否.為了觀測“以太風”是否存在,邁克耳遜)與莫雷合作,在克利夫蘭進行了一個著名的“邁克耳遜-莫雷實驗”,但是實驗結果和卻以太漂移說相矛盾.使科學家處于左右為難的境地.他們或者須放棄曾經說明電磁及光的許多現象的以太理論.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”更古老的哥白尼的地動說.

第二朵烏云出現在關于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上.——黑體輻射與“紫外災難”.

19世紀末,盧梅爾等人的著名實驗―黑體輻射實驗,發現黑體輻射的能量不是連續的,它按波長的分布僅與黑體的溫度有關.為了解釋黑體輻射實驗的結果,物理學家瑞利和金斯認為能量是一種連續變化的物理量,建立起在波長比較長、溫度比較高的時候和實驗事實比較符合的黑體輻射公式.但是,這個公式推出,在短波區(紫外光區)隨著波長的變短,輻射強度可以無止境地增加,這和實驗數據相差十萬八千里,是根本不可能的.所以這個失敗被埃倫菲斯特稱為“紫外災難”.它的失敗無可懷疑地表明經典物理學理論在黑體輻射問題上的失敗,所以這也是整個經典物理學的“災難”.

普朗克提出能量是一份一份的,解決了第一朵烏云

愛因斯坦提出光量子,解決第二朵烏云

然后出現了相對論和量子理論,也就出現了一大團烏云,比原來更密布

量子力學的兩朵烏云

第一朵烏云出現在扮派光的波動理論上。邁克耳遜,莫雷實驗與廳如賀以太說光波為什么能在真空中傳播?它的傳播介質是什么?物理學橡畢家給光找了個傳播介質以太,肯定了以太的存在,新的問題又產生了:地球以每秒30公里的速度繞太陽運動,就必須會遇到每秒30公里的以太風迎面吹來,同時,它也必須對光的傳播產生影響。

第二朵烏云出現在關于能量均分的麥克斯韋,玻爾茲曼理論上。黑體輻射與紫外災難。19世紀末,盧梅爾等人的著名實驗黑體輻射實驗,發現黑體輻射的能量不是連續的,它按波長的分布僅與黑體的溫度有關。為了解釋黑體輻射實驗

物理大廈兩朵烏云 量子力學

物理學上空的兩朵“烏云”

熱力學泰斗開爾文男爵威廉·湯姆森,在物理學完善里傳統力學三大體系(經典力學、經典電動力學、經典熱力學),在一個演講中說“在已經基本建成的物理學大廈中,后輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了……但是,在物理學晴朗的天空的遠處,還有兩朵小小的令人不安的烏云”

這便是當時兩個物理學上還未解決的難題。它們分別是:

一、光的傳播應該是有一種叫“以太”的介質;

二、黑體輻射實驗結果,與理論預測不一致。

然后正是這兩朵小小的烏云,動搖了傳統物山扒春理學的地基,甚至開啟了物理學冰山之下的探索——量子力學。

這兩朵烏云,開啟了兩個分支

一、麥克爾-莫雷實驗為了證實以太存在,但卻發現光的傳播不需要介質,且光速不變。后來愛因斯坦以此為基礎,提出相對論。

二、黑體,即它不反射別的光,它發出的均來之它自身的光,太陽、燒紅的烙鐵、黑暗中的人此羨體,這些都可近似為黑體。黑體發出的光是由它熱量導致的,也就是熱輻射。

物理學未能找到理論去解釋黑體的發光曲線,普朗克通過拼湊公式的方法,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——h=6.626x10^(-34)焦耳?秒

有了公式,如何去解釋呢。

兩朵烏云量子力學和相對論

第一朵烏云,主要是指A.邁克爾孫實驗結果和以太漂汪友早移說相矛盾;第二朵烏云,主要是指熱學中的能量均分定則在氣體比熱以及勢輻射能譜的理論解釋中得出與實驗不等的結果困雀,其中尤以黑體輻射理論出現的“紫外災難”最為突出.

第一朵烏云告謹導致了相對論的誕生,第二多烏云導致了量子力學的誕生

以上就是物理學上空的兩朵烏云的全部內容,第二朵烏云出現在關于能量均分的麥克斯韋,玻爾茲曼理論上。黑體輻射與紫外災難。19世紀末,盧梅爾等人的著名實驗黑體輻射實驗,發現黑體輻射的能量不是連續的,它按波長的分布僅與黑體的溫度有關。

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