第一章 物理史话(7)
也就是在19世纪末。经典物理大厦更是内外均装饰得金碧辉煌。全体物理界人士都在里面舒适地享用牛顿所赐给他们的这一成果,他们也确实再也没有什么需要做的了。19世纪末由于牛顿力学和(苏格兰数学家)麦克斯韦(1831~1879年)电磁理论趋于完善,一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束。”
但是在这至善至美的经典物理大厦中当人们运用伽里略变换解释光的传播等问题时。发现了一系列尖锐矛盾,从而对经典时间观开始产生疑问。
1888年德国物理学家赫兹在实验中发现了光电效应。他发现接收线路中的两个小锌球中的一个受到紫外线照射时,两球之间很容易跳过火花,随后斯托列托夫进一步研究了光对带电物体的影响,发现各种不同金属的板极在紫外线的照射下,都能放出带电粒子形成电流。于是他假定被紫外线击出来的粒子是电子,把这种现象称为光电效应。而光的经典电磁波理论却很尴尬地解释不了光电效应现象。
俗语说时事造就英雄,在经典物理大厦里的纭纭众生中有凭借自己超常智力来寻求新奇剌激的娱乐者,也有纯粹为了功利目来的掘金者,在这物理学面临困难的转折关头,历史的重任责无旁贷地落到了另类——物理学的辛勤耕耘者普朗克(1858~1947年)身上。
1900年普朗克提出了辐射的量子理论来解决黑体辐射的紫外灾问题。他提出光辐射必须采取一种量子的波包形式,首开了量子理论的先河。他在实验的基础上,提出了能量子概念,开辟了量子力学的探索之路,这也是物理学领域的最伟大发现之一。但可惜的是他把已确立的牛顿力学、麦克斯韦电磁理论奉为绝对不变的圣典,而未能将自己这一伟大发现贯彻到底。整整在量子力学的大门口徘徊了15年而最终并没有迈入,最后又经过先后两次修改后竟又几乎完全否定了自己这一重要的科学发现,并险些放弃他的量子学说。就在这时两位名不经传的小人物——青年科学家爱因斯坦和玻尔,先后从不同的方面推进量子假说,同时创立和发展了量子力学。但当爱因斯坦在1905年推广普朗克量子概念、提出光量子假说并用来解释光电效应时,竟然遭到了普朗克本人的斥责,他大声疾呼,爱因斯坦失足于量子论,背离经典物理学走得太远了。玻尔同样受到了苛刻的非难。1913年秋季,玻尔把普朗克量子假说用于原子结构,引起了物理界的震惊,认为是对经典物理学的亵渎和疯狂。物理学的泰斗们集中质问玻尔,并进行了种种质难,……但玻尔并没有因此而止步,他将毕生精力贡献给量子理论,成为左右量子力学发展的主流学派——哥本哈根学派的公认领袖。量子力学的成长道路也是一波三折异常艰难的。而普朗克直到逝世时也只能遗憾地属于量子力学的怀疑派。
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