物理学睛空的两朵乌云

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物理学发展史上的两朵乌云

物理学发展史上的两朵乌云
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Байду номын сангаас “电磁质量”的发现
在研究阴极射线并测量其荷质比时,人们遇到了一个奇特现象,电子的质量 会随速度的增加而增加,这一事实为爱因斯坦狭义相对论提供了重要依据。1878 年罗兰用实验演示了运动电荷产生磁场的事实,促使人们开始研究运动带电体的 问题。1881 年,J.J.汤姆生首先提出,既然带电体运动要比不带电体需要外界 作更多的功,带电体的动能就要比不带电体大,换言之,带电体应具有更大的质 量。后来,人们用“电磁质量”来代表这一部分增加的质量。这时,电子已经发 现,电子已被认为是物质的最小组成部分。人们开始注意在实验中研究电磁质量 问题。
1871 年,英国物理学家瓦尔利从阴极射线在磁场中受到偏转的事实,提出 这一射线是由带负电的物质微粒组成的设想。他的主张得到本国人克鲁克斯和舒 斯特的赞同。于是在19 世纪的后30 年,形成了两种对立的观点:德国学派主张 以太说,英国学派主张带电微粒说。双方争持不下,谁也说服不了谁。为了找到 有利于自己观点的证据,双方都做了许多实验。克鲁克斯证实阴极射线不但能传 递能量,还能传递动量。他认为阴极射线是由于残余气体分子撞到阴极,因而带 上了负电,又在电场中运动形成“分子流”。以太论者不同意这一说法,用实验 加以驳斥。哥尔茨坦做了一个很精确的光谱实验。他用一根特制的L 形放电管, 电极A、B 可以互换,轮流充当阴极,用光谱仪观测谱线。如果阴极射线是分子 流,它发出的光应产生多普勒效应,即光的频率应与分子流速度方向有关。可是, 不管是那一端发出阴极射线,谱线的波长都没有改变。这就证明了分子流之说站 不住脚。以太论者认为这是对以太说的一个支持。
1901 年考夫曼用β射线做实验,证实电子的质荷比确随速度的增大而增大。 第一次观测到了电磁质量。1903 年,阿伯拉罕用经典电磁理论系统地研究了电 磁质量问题,导出了电磁质量随速度变化的关系。1904 年,洛仑兹把收缩假设 用于电子,推出关系;这个关系也可以从爱因斯坦的狭义相对论推导出来,所以 叫洛仑兹-爱因斯坦公式。然而,考夫曼的进一步实验却倾向于经典理论,他宣 称:“量度结果与洛仑兹-爱因斯坦的基本假设不相容。”对此,爱因斯坦在 1907 年写道:“阿伯拉罕的电子运动理论所给出的曲线显然比相对论得出的曲 线更符合于观测结果。但是,在我看来,那些理论在颇大程度上是由于偶然碰巧 与实验结果相符。因为它们关于运动电子质量的基本假设不是从总结了大量现象 的理论体系得出来的。”果然,不久后,好几个地方做了新的实验,证明爱因斯 坦的结果符合实际。就这样,从经典物理学提出的电磁质量问题,反而成了相对

狭义相对论天空的两朵乌云

狭义相对论天空的两朵乌云

狭义相对论天空的“两朵乌云”Einstein把物理理论分为“构造理论”和“原理理论”.他认为: 原理理论“应用分析而不是综合的方法.其出发点和基础不是假设的要素, 而是经验上观察到的现象的一般性质、一般原理; 从这些性质和原理导出这样一些数学公式, 使其用于每一自身出现之处.”“原理理论的优点, 是它们逻辑上的完善, 和它们基础的稳固.”“相对论是一种原理的理论.”( 《时间、空间和引力》) 但是, 相对论体系其实却包含着许多重要的“假设要素”.狭义相对论天空存在着“两朵乌云”,这是Einstein发现的 :第一朵乌云——在狭义相对论中,Einstein采用了“欧氏几何对于确定绝对刚体的空间位置是正确的”这个假设,并采用了惯性系和惯性定律,从而给出力学相对性原理.因此在力学相对原理的推论中起着基本作用的是绝对刚体的概念.欧几里得几何学公理之一:几何图形、几何体可以在空间中移动,但是它们的形状和大小是绝对不变的.这意味着,几何图形、几何体具有刚性,几何图形、几何体内任意两点的距离始终保持不变,几何图形、几何体内各点相对静止.Einstein 认识到运动体系具有时空特征,使物理学的发展更进一步,可惜他的思想受“绝对刚体的概念”的制约,以至发生判断性的失误,即若以运动体系为参考系,则该体系原有的时空特征将消失得无影无踪——相对性假说.这个重大的失误把“运动质点具有时空特征”的概念推到非心非物的唯心主义泥塘中,因而所得的结论也是个真实与表观的混血儿;也正是这个失误使得近代物理学自相对论及量子力学后进展十分迟缓. 1923年,Einstein提交哥德堡北欧自然科学家会议的报告中曾经指出,“在力学相对性原理的推论中起着基本作用的是绝对刚体的概念”;并且他还意识到,“把全部的物理研究建立在绝对刚体的概念上,然后又用基本的物理学定律在原子论上再建立刚体的概念,而基本的物理学定律又是用绝对刚体的概念建立起来的,这在逻辑上是不正确的.我们之所以指出这种方法论上的缺欠,是因为这种缺欠也同样存在于我在这里所概述的相对论中”;同时他也承认,“由于我们还没有充分认识大自然的基本规律,以致不能够提出一个更为完善的方法来解脱我们的困境”.1923年,Einstein提交哥德堡北欧自然科学家会议的报告中又意识到这种做法有着缺欠,而且这个缺欠存在于整个相对论中.是的,把全部的物理学研究建立在绝对刚体的概念上,然后又用基本的物理定律在原子论上再重新建立刚体的概念,而基本的物理定律又是用刚体的概念建立起来的,这在逻辑上是不正确的.同时他也承认,“由于我们还没有充分认识大自然的基本规律,以致不能够提出一个更为完善的方法来解脱我们的困境”.可惜的是,一直到他去世也没有找到解脱这个困境的办法.这个问题就这样挂起来了,而且一挂就是近百年.Einstein沿用了牛顿力学关于“刚性量杆”服从欧氏几何的假定.这是一个非常重要的“假设要素”,相对性原理就包含着这个“假设要素”.我们知道, 几何源于测量.我们还知道, 在几何公理体系下, 只要把欧氏几何的第五公设稍加改动, 我们就有另外两种与之几乎完全平权的几何: 罗巴切夫斯基几何与黎曼几何.对于这两种几何, 同样可以引入进行测量的“刚性量杆”.只不过, “刚性量杆”的长度与坐标距离之间的关系不再是欧氏关系, 而是相应的非欧关系而已.这样, 选取欧氏“刚性量杆”, 而不是罗氏或者黎氏“刚性量杆”就是一种“假设的要素”.其实, 高斯和罗巴切夫斯基都曾经做过大尺度的测量或者天文观测, 以求得到大尺度的三角形内角之和是否为180 度, 也就是说, 是满足欧氏几何还是非欧几何.只不过, 在一定精度下, 他们的结果仍然是180 度.然而, 在原则上, 这个“假设要素”的真伪, 是可以由实验或者观测加以判断的.第二朵乌云——在狭义相对论中,任何事物都随观察者的不同而不同.它还包含下面两层意思:一个是每个观察者都只承认自己的结论正确,其他观察者的结论不正确;另一个是所有观察者都对.想在两个观察者中决定谁是正确的,既没有经验上的方法,也没有理论上的方法.这就是相对论的相对性.很明显,这个观点与经典天体力学中的观念相矛盾.“Einstein自从量子力学革新了物理学中的思想方法以后,到他逝世为止,一直想要保持经典天体力学中的观念,即一个系统的客观物理状态必须跟观察它的方式完全无关.虽然Einstein坦白地承认,他对这方面达成一个完整的解答的希望到目前为止尚远未满足,而且他还没有证明这一观点的可能性,他认为这是一个有待解决的问题.(W.泡利的《相对论》补注23)”不排除相对论与其它学科的认识存在严重矛盾的情况.也许在过去我们过多地在相对论中自言自语,缺乏与其它学科认识的比较研究.或者说相对论的革命并不彻底普遍,在相对论中推翻了的概念在其他学科中依然成立,这必然导致矛盾冲突.。

物理学的两朵乌云

物理学的两朵乌云

19世纪的‎最后一天,欧洲著名的‎科学家欢聚‎一堂。

会上,英国著名物‎理学家W.汤姆孙(即开尔文勋‎爵)发表了新年‎祝词。

他在回顾物‎理学所取得‎的伟大成就‎时说,物理大厦已‎经落成,所剩只是一‎些修饰工作‎。

同时,他在展望2‎0世纪物理‎学前景时,却若有所思‎地讲道:“动力理论肯‎定了热和光‎是运动的两‎种方式,现在,它的美丽而‎晴朗的天空‎却被两朵乌‎云笼罩了……第一朵乌云‎出现在光的‎波动理论上‎……第二朵乌云‎出现在关于‎能量均分的‎麦克斯韦-玻尔兹曼理‎论上。

”W.汤姆孙在1‎900年4‎月曾发表过‎题为《19世纪热‎和光的动力‎学理论上空‎的乌云》的文章。

他所说的第‎一朵乌云,主要是指A‎.迈克尔孙实‎验结果和以‎太漂移说相‎矛盾;他所说的第‎二朵乌云,主要是指热‎学中的能量‎均分定则在‎气体比热以‎及势辐射能‎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。

开尔文是1‎9世纪英国‎杰出的理论‎物理和实验‎物理学家,是一位颇有‎影响的物理‎学权威,他的说法道‎出了物理学‎发展到19‎世纪末期的‎基本状况,反映了当时‎物理学界的‎主要思潮。

物理学发展‎到19世纪‎末期,可以说是达‎到相当完美‎、相当成熟的‎程度。

一切物理现‎象似乎都能‎够从相应的‎理论中得到‎满意的回答‎。

例如,一切力学现‎象原则上都‎能够从经典‎力学得到解‎释,牛顿力学以‎及分析力学‎已成为解决‎力学问题的‎有效的工具‎。

对于电磁现‎象的分析,已形成麦克‎斯韦电磁场‎理论,这是电磁场‎统一理论,这种理论还‎可用来阐述‎波动光学的‎基本问题。

至于热现象‎,也已经有了‎唯象热力学‎和统计力学‎的理论,它们对于物‎质热运动的‎宏观规律和‎分子热运动‎的微观统计‎规律,几乎都能够‎作出合理的‎说明。

总之,以经典力学‎、经典电磁场‎理论和经典‎统计力学为‎三大支柱的‎经典物理大‎厦已经建成‎,而且基础牢‎固,宏伟壮观!在这种形势‎下,难怪物理学‎家会感到陶‎醉,会感到物理‎学已大功告‎成,因而断言往‎后难有作为‎了。

20世纪科学中的两朵乌云

20世纪科学中的两朵乌云

20世纪科学中的两朵乌云第一朵乌云,主要是指A.迈克尔孙实验结果和以太漂移说相矛盾;第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势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。

第一朵乌云导致了相对论的诞生,第二多乌云导致了量子力学的诞生迈克尔逊-莫雷实验一种用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光在同一方向上光速差值的实验。

但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的,由此确定了光速不变原理。

根据伽利略变换,光速应该与其所在的参照系有关,这一结果表明伽利略变换并不适用于高速运动的光子,洛伦兹由此提出洛伦兹变换来解决这一问题。

虽然爱因斯坦只是将洛伦兹变换引入狭义相对论,但是他系统性地提出了一个全新的物理理论,并划时代地提出时间相对性的概念,因此人们最终将这一功绩归功于爱因斯坦。

但是狭义相对论也有问题,爱因斯坦本人也始终未能解释孪生子佯谬。

既然存在以太,则当地球穿过以太绕太阳公转时,在地球通过以太运动的方向测量的光速(当我们对光源运动时)应该大于在与运动垂直方向测量的光速(当我们不对光源运动时)。

1887年,阿尔贝特·麦克尔逊(后来成为美国第一个物理诺贝尔奖获得者)和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了非常仔细的实验。

目的是测量地球在以太中的速度(即以太风的速度)。

如果以太存在,且光速在以太中的传播服从伽利略速度叠加原理:假设以太相对于太阳静止,实验坐标系相对于以太以公转轨道速度u沿光线2的方向传播,由于光在不同的方向相对地球的速度不同,达到眼睛的光程差不同,产生干涉条纹。

从镜子M反射,光线1的传播方向在MA方向上,光的绝对传播速度为c,地球相对以太的速度为υ,光线1完成来回路程的时间为2d/C,光线2在到达M2和从M2返回的传播速度为不同的,分别为C+υ和C-υ,完成往返路程所需时间为:d/(C+u)+d/(C-u).光线2和光线1到达眼睛的光程差为:c[d/(C+u)+d/(C-u)-2d/C]=2du^2/(C^2-u^2)干涉仪整体可以旋转,旋转的过程中,以太速度方向与实验参考系中光线2的夹角改变,从而使得速度分量u 改变,旋转90°时,光线1和2交换了状态,光程差可以增加一倍。

物理学晴空的乌云

物理学晴空的乌云

“乌云”的出现1900年新春之际,著名物理学家开尔文勋爵在送别旧世纪所作的讲演中讲道:“19世纪已将物理学大厦全部建成,今后物理学家的任务就是修饰、完美这座大厦了。

”同时他也提到物理学的天空也飘浮着两朵小小的,令人不安的乌云,一朵为以太漂移实验的否定结果,另一朵为黑体辐射的紫外灾难。

实际上“乌云”不止这两朵,还包括气体比热中能量均分定律的失败、光电效应实验、原子线光谱等。

然而,就是这几朵乌云带来了一场震撼整个物理学界的革命风暴,导致了现代物理学的诞生。

第一朵乌云“以太”学说第一朵乌云是随着光的波动理论而开始出现的。

菲涅耳和托马斯·杨研究过这个理论,它包括这样一个问题:地球如何通过本质上是光以太这样的弹性固体而运动呢?第二朵乌云是麦克斯韦-玻耳兹曼关于能量均分的学说。

这两朵乌云涉及到两方面的实验发现与力学、电磁学、气体分子运动论理论的困难。

相对性原理是经典力学的一个最基本的原理,这个原理认为,绝对静止和绝对匀速运动都是不存在的,一切可测量的、因而也是有物理意义的运动,都是相对于某一参照物的相对运动。

牛顿本人也充分意识到了确定“绝对运动”的困难,最后只能以臆测性的“绝对空间”的存在作为避难所。

麦克斯韦的电磁场理论获得成功之后,电磁波的载体以太,就成了物化的绝对空间,静止于宇宙中的以太就构成了一切物体的“绝对运动”的背景框架。

既然以太也是一种物质存在,或者说它表征着物化了的绝对空间,当然就可以通过精密的实验测出物体相对于以太背景的绝对运动。

但是,美国物理学家迈克尔逊在1881年、他和莫雷在1887年利用干涉仪所进行的精密光学实验,都未能观察到所预期的以太相对于地球的运动。

第二朵乌云“紫外灾难”第二朵乌云涉及的是经典物理学另一分支,热力学和分子运动论中的一个重要问题。

开尔文明确提到的是“麦克斯韦-玻耳兹曼关于能量均分的学说”。

实际上是指19世纪末关于黑体辐射研究中所遇到的严重困难。

为了解释黑体辐射实验的结果,物理学家瑞利和金斯认为能量是一种连续变化的物理量,建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式。

科学史上最著名的两朵乌云

科学史上最著名的两朵乌云

科学史上最著名的两朵乌云
今天我们来听⼀个关于物理学⽩银时代与黄⾦时代交接的的历史故事。

在⼗九世纪末期,物理学经过波澜壮阔的⼤发展以经典⼒学、经典电磁场理论和经典统计⼒学为三⼤⽀柱的经典物理⼤厦已经建成,⽽且基础牢固,宏伟壮观!好像任何物理现象都能从现存的理论中获得解释,物理学家们甚⾄断⾔物理学发展已经尽善尽美,剩下的就是些边边⾓⾓的修理⼯作了。

⼤科学家普朗克当初在决定进军物理学界时被⽼师劝告“物理学已经⽆所作为,往后⽆⾮在已知规律的
⼩数点后⾯加上⼏个数字⽽已。


1900年初,在热⼒学第⼀定律及热⼒学第⼆定律的建⽴作出重⼤的贡献的开尔⽂男爵,在皇家学会的新年致辞中,发表了题为「笼罩在热和光的动⼒理论上的⼗九世纪之云」的著名演讲。

他认为物理世界晴空万⾥,动⼒理论可以解释⼀切物理问题;唯有两个⼩问题有待解决:⿊体辐射和以太理论的理论解释。

物理学界的⼤科学家们乐观不已,仿佛⾃⼰已经掌握了宇宙所有
真理。

谁也没有料到,开尔⽂男爵提到的这两朵物理学天空中不起眼的两朵乌云,却在随之⽽来的⼆⼗世纪将物理学界搅得地覆天翻,第⼀朵乌云:⿊体辐射问题直接引发了⼀门新理论的诞⽣——量⼦⼒学!
第⼆朵乌云:以太理论引出了⼀位神⼀样的⼈:爱因斯坦和他的相对论!
从此物理学界进⼊了黄⾦时代,众多神⼀样的科学巨擘相继诞⽣,以群星耀世的姿态在量⼦⼒学和相对论两⼤理论旗下相爱相杀,共同推动⼈类进步!最后是以⼀张诸神合照结束今天的话
题!。

物理学晴空中的“两朵乌云”

物理学晴空中的“两朵乌云”

“完美”地经典物理学世纪地最后一天,欧洲著名地科学家欢聚一堂.会上,英国著名物理学家.汤姆生(即开尔文男爵)发表了新年祝词.他在回顾物理学所取得地伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩只是一些修饰工作.同时,他在展望世纪物理学前景时,却若有所思地讲道:“动力理论肯定了热和光是运动地两种方式,现在,它地美丽而晴朗地天空却被两朵乌云笼罩了,”“第一朵乌云出现在光地波动理论上,”“第二朵乌云出现在关于能量均分地麦克斯韦玻尔兹曼理论上.”.汤姆生在年月曾发表过题为《世纪热和光地动力学理论上空地乌云》地文章.他所说地第一朵乌云,主要是指.迈克尔孙实验结果和以太漂移说相矛盾;他所说地第二朵乌云,主要是指热学中地能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱地理论解释中得出与实验不等地结果,其中尤以黑体辐射理论出现地“紫外灾难”最为突出.开尔文是世纪英国杰出地理论物理和实验物理学家,是一位颇有影响地物理学权威,他地说法道出了物理学发展到世纪末期地基本状况,反映了当时物理学界地主要思潮.物理学发展到世纪末期,可以说是达到相当完美、相当成熟地程度.一切物理现象似乎都能够从相应地理论中得到满意地回答.例如,一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释,牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题地有效地工具.对于电磁现象地分析,已形成麦克斯韦电磁场理论,这是电磁场统一理论,这种理论还可用来阐述波动光学地基本问题.至于热现象,也已经有了唯象热力学和统计力学地理论,它们对于物质热运动地宏观规律和分子热运动地微观统计规律,几乎都能够作出合理地说明.总之,以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱地经典物理大厦已经建成,而且基础牢固,宏伟壮观!在这种形势下,难怪物理学家会感到陶醉,会感到物理学已大功告成,因而断言往后难有作为了.这种思想当时在物理界不但普遍存在,而且由来已久.普朗克曾在年做过一次演讲.在演讲中,他回忆年在慕尼黑大学学物理时,物理老师.约里()曾劝他不要学纯理论,因为物理学“是一门高度发展地、几乎是臻善臻美地科学”,现在这门科学“看来很接近于采取最稳定地形式.也许,在某个角落里还有一粒尘屑或一个小气泡,对它们可以去进行研究和分类,但是,作为一个完整地体系,那是建立得足够牢固地.而理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所已具有地那样完美地程度.”普朗克地另一位名师,柏林大学地·基尔霍夫()也说过类似地话,他说“物理学已经无所作为,往后无非在已知规律地小数点后面加上几个数字而已.”尽管开尔文对物理学成就地评价言之过激,但他能够在此万晴空中发现“两朵乌云”并为之忧心忡忡,足见他富有远见.物理学发展地历史表明,正是这两朵小小地乌云,终于酿成了一场大风暴.文档来自于网络搜索第一朵乌云——迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说破灭人们知道,水波地传播要有水做媒介,声波地传播要有空气做媒介,它们离开了介质都不能传播.太阳光穿过真空传到地球上,几十亿光年以外地星系发出地光,也穿过宇宙空间传到地球上.光波为什么能在真空中传播?它地传播介质是什么?物理学家给光找了个传播介质―“以太”.最早提出“以太”地是古希腊哲学家亚里士多德.亚里士多德认为下界为火、水、土、气四元素组成;上界加第五元素,“以太”.牛顿在发现了万有引力之后,碰上了难题:在宇宙真空中,引力由什么介质传播呢?为了求得完整地解决,牛顿复活了亚里士多德地“以太”说,认为“以太”是宇宙真空中引力地传播介质.后来,物理学家又发展了“以太”说,认为“以太”也是光波地传播介质.光和引力一样,是由“以太”传播地.他们还假定整个宇宙空间都充满了“以太”,“以太”是一种由非常小地弹性球组成地稀薄地、感觉不到地媒介.世纪时,麦克斯韦电磁理论也把传播光和电磁波地介质说成是一种没有重量,可以绝对渗透地“以太”.“以太”既具有电磁地性质,又是电磁作用地传递者,又具有机械力学地性质,它是绝对静止地参考系,一切运动都相对于它进行.这样,电磁理论因牛顿力学取得协调一致.“以太”是光、电、磁地共同载体地概念为人们所普遍接受,形成了一门“以太学”.但是,肯定了“以太”地存在,新地问题又产生了:地球以每秒公里地速度绕太阳运动,就必须会遇到每秒公里地“以太风”迎面吹来,同时,它也必须对光地传播产生影响.这个问题地产生,引起人们去探讨“以太风”存在与否.为了观测“以太风”是否存在,年,迈克耳逊(..,-)与美国化学家、物理学家莫雷(..-)合作,在克利夫兰进行了一个著名地实验:“迈克耳逊-莫雷实验”,即“以太漂移”实验.实验结果证明,不论地球运动地方向同光地射向一致或相反,测出地光速都相同,在地球同设想地“以太”之间没有相对运动.因而,根本找不到“以太”或“绝对静止地空间”.由于这个实验在理论上简单易懂,方法上精确可靠,所以,实验结果否定“以太”之存在是勿庸置疑地.迈克耳逊一莫雷实验使科学家处于左右为难地境地.他们或者须放弃曾经说明电磁及光地许多现象地以太理论.如果他们不敢放弃以太,那末,他们必须放弃比“以太学”更古老地哥白尼地地动说.经典物理学在这个著名实验面前,真是一筹莫展.文档来自于网络搜索第二朵乌云——黑体辐射与“紫外灾难”在同样地温度下,不同物体地发光亮度和颜色(波长)不同.颜色深地物体吸收辐射地本领比较强,比如煤炭对电磁波地吸收率可达到%左右.所谓“黑体”是指能够全部吸收外来地辐射而毫无任何反射和透射,吸收率是%地理想物体.真正地黑体并不存在,但是,一个表面开有一个小孔地空腔,则可以看作是一个近似地黑体.因为通过小孔进入空腔地辐射,在腔里经过多次反射和吸收以后,不会再从小孔透出.文档来自于网络搜索世纪末,卢梅尔(-)等人地著名实验―黑体辐射实验,发现黑体辐射地能量不是连续地,它按波长地分布仅与黑体地温度有关.从经典物理学地角度看来,这个实验地结果是不可思议地.怎样解释黑体辐射实验地结果呢?当时,人们都从经典物理学出发寻找实验地规律.前提和出发点不正确,最后都导致了失败地结果.例如,德国物理学家维恩建立起黑体辐射能量按波长分布地公式,但这个公式只在波长比较短、温度比较低地时候才和实验事实符合.英国物理学家瑞利和物理学家、天文学家金斯认为能量是一种连续变化地物理量,建立起在波长比较长、温度比较高地时候和实验事实比较符合地黑体辐射公式.但是,从瑞利一金斯公式推出,在短波区(紫外光区)随着波长地变短,辐射强度可以无止境地增加,这和实验数据相差十万八千里,是根本不可能地.所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”.它地失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上地失败,所以这也是整个经典物理学地“灾难”.文档来自于网络搜索。

物理学晴空中的“两朵乌云”

物理学晴空中的“两朵乌云”

物理学晴空中的“两朵乌云”“完美”的经典物理学19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂。

会上,英国著名物理学家W.汤姆生(即开尔文男爵)发表了新年祝词。

他在回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩只是一些修饰工作。

同时,他在展望20世纪物理学前景时,却若有所思地讲道:“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式,现在,它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了,”“第一朵乌云出现在光的波动理论上,”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。

”W.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。

他所说的第一朵乌云,主要是指A.迈克尔孙实验结果和以太漂移说相矛盾;他所说的第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势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。

开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家,是一位颇有影响的物理学权威,他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况,反映了当时物理学界的主要思潮。

物理学发展到19世纪末期,可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。

一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。

例如,一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释,牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题的有效的工具。

对于电磁现象的分析,已形成麦克斯韦电磁场理论,这是电磁场统一理论,这种理论还可用来阐述波动光学的基本问题。

至于热现象,也已经有了唯象热力学和统计力学的理论,它们对于物质热运动的宏观规律和分子热运动的微观统计规律,几乎都能够作出合理的说明。

总之,以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成,而且基础牢固,宏伟壮观!在这种形势下,难怪物理学家会感到陶醉,会感到物理学已大功告成,因而断言往后难有作为了。

这种思想当时在物理界不但普遍存在,而且由来已久。

物理学领域的两朵乌云与系统自然观

物理学领域的两朵乌云与系统自然观

物理学领域的两朵乌云与系统自然观
物理学领域的两朵乌云。

听说过“乌云压顶”吗?在物理学里,真的有“两朵乌云”哦!它们分别是以太飘移实验和黑体辐射实验。

这两个实验的结果就像
是物理界的“天外来客”,完全颠覆了大家的认知。

以太?那是啥?一种被科学家们普遍认为存在的东西,但在某次实验里,它好像并
不存在。

而黑体辐射实验呢?更是让人摸不着头脑,经典物理学解
释不了的现象,就像是个“黑洞”,吞噬了大家的认知。

系统自然观。

说到系统自然观,我得提提这个观点,大自然就像是一个巨大
的“机器”,各种物质形态都是它的“零件”。

这些“零件”不是
孤立的,而是相互关联、相互作用的。

它们一起构成了这个复杂而
美丽的世界。

系统自然观告诉我们,大自然不仅存在,还在不断地
变化。

这种变化有时候是有规律的,有时候则是出乎意料的。

总之,大自然就像是一本永远读不完的书,充满了神秘和惊喜。

物理学史的两朵乌云

物理学史的两朵乌云

一、第一朵乌云
• 内容:迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说 破灭
• 内容介绍 1、迈克尔逊—莫雷实验介绍
1、问题:当时认为光的传播介质是“以 太”,由此产生了一个新的问题:地球 以每秒30公里的速度绕太阳运动,就必 须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面 吹来,同时,它也必须对光的传播产生 影响。 2、实验: ①1887年,阿尔贝特· 迈克尔逊(后来成 为美国第一个物理诺贝尔奖获得者)和 爱德华· 莫立在克里夫兰的卡思应用科学 学校进行了非常仔细的实验。目的是测 量地球在以太中的速度(即以太风的速度)。
• 这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。 它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论 在黑体辐射问题上的失败,所以这也是整 个经典物理学的“灾难”。
• 自己的一些体会: • 1、还有许多难题等着我们去解决,要始终 保持一颗探索的心去观察世界。 • 2、年轻人是科研的主力军,我们要发挥青 年才智,现在努力学习科学知识,随时准 备报效祖国。
物理学史的两朵乌云
By-威廉汤姆森
1、光的波动理论
2、关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论
4+4(1701) 万遂
1、内容简介
• 一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释, 牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题的有效 的工具。对于电磁现象的分析,已形成麦克斯韦电 磁场理论,这是电磁场统一理论。 • 作为一个完整的体系,那是建立得足够牢固的。而 理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所 已具有的那样完美的程度。 • 开尔文对物理学成就的评价言之过激,但他能够在 此万里晴空中发现“两朵乌云”并为之忧心忡忡, 足见他富有远见。物理学发展的历史表明,正是这 两朵小小的乌云,终于酿成了一场大风暴。

历史上物理学晴空的两朵“乌云”

历史上物理学晴空的两朵“乌云”

历史上物理学晴空的两朵“乌云”
大家知道,被加热的物体开始时会发出红光,随着温度上升,光的颜色逐渐由红变黄又向蓝白色过渡,这种以电磁波的形式向外传递能量的现象就叫热辐射。

由于光的颜色随温度变化而有规律地变化,所以有经验的炼钢工人能凭钢水的颜色就可判断其温度。

任何物体,不论温度高低,都要以电磁波的形式向外辐射能量。

为了从理论上总结热辐射规律,19世纪物理学家导出了热辐射物体的能量按发光波长分布的两个公式:维恩公式和瑞利一金斯公式。

然而,这两个公式算出的结果,不是在长波方面就是在短波方面与实验结果不符,物理学家为此伤透了脑筋。

经典物理学遇到的另一个困难,是如何解释迈克尔孙一莫雷实验的结果。

按照经典物理学的观点,任何一种波动的传播都需要有一种媒介物,比如声波主要依靠空气传播,月球上没有空气,人们讲话就听不见。

为了解释光的传播,物理学家不得不假设,在宇宙空间到处存在一种静止的传光媒质——以太。

由于地球在以太的“海洋”中绕太阳公转,因而在地球表面理应存在以每秒30公里运动的以太流。

迈克尔孙一莫雷实验就是为了证实以太的存在,但实验结果却令人大失所望,这使物理学家陷入左右为难的境地:要么放弃“以太说”,要么否定比这更重要的哥白尼的“地动说”。

上述两个难题形成了本世纪初物理学晴朗天空中的“两朵乌云”。

出乎人们意料的是,这两朵乌云给物理学界带来了革命风暴,使物理学家发现了“新大陆”——“量子论”和“相对论”,将人类对物质世界的认识向前推进了一大步。

相对论发展史

相对论发展史
R 1 2g Rk T
四、相对论的进展
• 现代宇宙学 • 黑洞 • 奇性定理 • 时空隧道与时间机器 • 规范场
现代宇宙学 爱因斯坦:有限,无边的静态宇宙模型 加入宇宙项
R
1 2
g
R
k
T
R
1 2
g
R
g
kT
(宇宙项)
暗物质与暗能量
亮星 重子
物质 暗物质 热暗物质(中微子) 冷暗物质 起源于λ
奇性疑难
彭若斯与霍金的奇性定理: 时间一定有开始和结束
时空隧道与时间机器
宇宙中的虫洞
规范场:
1、爱因斯坦统一场论的思想 2、魏尔(H.Weyl)的尺度变换理论
--规范场 3、爱因斯坦的反对意见 4、福克与伦敦对魏尔理论的修正 5、杨振宁对规范场的贡献 6、引力规范理论
五、爱因斯坦的主要成就
1905 狭义相对论(受马赫思想启发) 光子说
空间


广义相对论的三个实验验证 (1) 引力红移 (2) 水星进动 (3) 光线偏折
水星轨道近日点的进动
5600.73 0.41"/百年,(观测) 5557.62 0.20"/百年,(计算) 43.11"/百年的进动无法解释
勒维叶的猜测,火神星 (勒维叶与亚当斯发现海王星) 广义相对论的回答:43"/百年
1904 洛伦兹部分接受彭卡莱批评
v
提出地方时间
(非真实时间t )
t-
c2 x v2
给出洛伦兹变换 1 - c 2
(1887 佛格特,1898 拉摩)
电子质量公式 m
m0 v2
1- c2
1904 彭卡莱
·正确表述“相对性原理” ·提到用光信号对钟,但认为得到的是地方时

2、狭义相对论天空的“两朵乌云”

2、狭义相对论天空的“两朵乌云”

2、狭义相对论天空的“两朵乌云”爱因斯坦把物理理论分为“构造理论”和“原理理论”。

他认为: 原理理论“应用分析而不是综合的方法。

其出发点和基础不是假设的要素, 而是经验上观察到的现象的一般性质、一般原理; 从这些性质和原理导出这样一些数学公式, 使其用于每一自身出现之处。

”“原理理论的优点, 是它们逻辑上的完善, 和它们基础的稳固。

”“相对论是一种原理的理论。

”( 《时间、空间和引力》) 但是, 相对论体系其实却包含着许多重要的“假设要素”。

狭义相对论天空存在着“两朵乌云”,这是Einstein发现的 :第一朵乌云——在狭义相对论中,Einstein采用了“欧氏几何对于确定绝对刚体的空间位置是正确的”这个假设,并采用了惯性系和惯性定律,从而给出力学相对性原理。

因此在力学相对原理的推论中起着基本作用的是绝对刚体的概念。

欧几里得几何学公理之一:几何图形、几何体可以在空间中移动,但是它们的形状和大小是绝对不变的。

这意味着,几何图形、几何体具有刚性,几何图形、几何体内任意两点的距离始终保持不变,几何图形、几何体内各点相对静止。

Einstein 认识到运动体系具有时空特征,使物理学的发展更进一步,可惜他的思想受“绝对刚体的概念”的制约,以至发生判断性的失误,即若以运动体系为参考系,则该体系原有的时空特征将消失得无影无踪——相对性假说。

这个重大的失误把“运动质点具有时空特征”的概念推到非心非物的唯心主义泥塘中,因而所得的结论也是个真实与表观的混血儿;也正是这个失误使得近代物理学自相对论及量子力学后进展十分迟缓。

1923年,Einstein提交哥德堡北欧自然科学家会议的报告中曾经指出,“在力学相对性原理的推论中起着基本作用的是绝对刚体的概念”;并且他还意识到,“把全部的物理研究建立在绝对刚体的概念上,然后又用基本的物理学定律在原子论上再建立刚体的概念,而基本的物理学定律又是用绝对刚体的概念建立起来的,这在逻辑上是不正确的。

两朵乌云

两朵乌云

第一朵乌云出现在光的波动理论上,----迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说光波为什么能在真空中传播?它的传播介质是什么?物理学家给光找了个传播介质―“以太”,肯定了“以太”的存在,新的问题又产生了:地球以每秒30公里的速度绕太阳运动,就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来,同时,它也必须对光的传播产生影响。

这个问题的产生,引起人们去探讨“以太风”存在与否。

为了观测“以太风”是否存在,迈克耳逊)与莫雷合作,在克利夫兰进行了一个著名的“迈克耳逊-莫雷实验”,但是实验结果和却以太漂移说相矛盾。

使科学家处于左右为难的境地。

他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论。

如果他们不敢放弃以太,那末,他们必须放弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动说。

第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。

——黑体辐射与“紫外灾难”。

19世纪末,卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验,发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关。

为了解释黑体辐射实验的结果,物理学家瑞利和金斯认为能量是一种连续变化的物理量,建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式。

但是,这个公式推出,在短波区(紫外光区)随着波长的变短,辐射强度可以无止境地增加,这和实验数据相差十万八千里,是根本不可能的。

所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。

它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败,所以这也是整个经典物理学的“灾难”。

19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂。

会上,英国著名物理学家W.汤姆孙(即开尔文勋爵)发表了新年祝词。

他在回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩只是一些修饰工作。

同时,他在展望20世纪物理学前景时,却若有所思地讲道:“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式,现在,它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了……第一朵乌云出现在光的波动理论上……第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。

一百年前物理学大厦上空有两朵阴云,现在物理学大厦有几朵阴云?

一百年前物理学大厦上空有两朵阴云,现在物理学大厦有几朵阴云?

一百年前物理学大厦上空有两朵阴云,现在物理学大厦有几朵阴云?19世纪的最后一天,欧洲大量物理学家聚集到一起,讨论物理学的发展。

著名的开尔文男爵非常自信地表示:如今人类的物理学大厦基本已经建成,只差两朵乌云还飘在空中。

最终,这两朵乌云被拨开,物理学“守得云开见月明”。

这两朵乌云,就是量子力学和相对论。

可是,拨开了两朵乌云的物理学,不仅没有真的见到晴朗,反而迎来了更多的乌云。

在21世纪的今天,我们的物理学还面临哪些“乌云”呢?两朵乌云互不相容问题在于,上面所说的两朵乌云,很显然并不相容。

量子力学研究的是极致的小,小到质子,夸克甚至更小,而相对论研究的是无限的大,大到黑洞,星系甚至宇宙。

对于两个不同的物理学领域,需要用到的物理知识也完全不同。

相对论研究的物理学要更侧重引力,而量子力学则更需要考虑其他基本力的作用。

为何明明都是一个宇宙的物理学,却需要两套完全不同甚至相反的物理学法则?难道没有一个终极的物理学领域,能够将这两个物理学领域统一到一起,让我们用同一套物理学法则就能理解量子力学和相对论吗?正负粒子的不平衡科学家发现,在我们日常生活中各种物质的组成粒子之外,还有和它们质量相等、属性相反的负粒子。

按理来说,正负粒子通过能量转化为质量而形成,都是成对出现。

然而事实却是:我们的这个世界几乎完全是由我们的粒子组成,没有负粒子。

究竟是什么原因导致了正负粒子如此的不平衡?我们的世界为何不是由负质子、正电子这些反粒子构成呢?暗物质的本质根据科学家的探测,我们的宇宙中,所有可见的物质,包括恒星、行星、黑洞在内,只占宇宙全部质量的4%左右,其余的都是暗物质和暗能量。

可是,直到现在,我们还完全不知道暗物质或者暗能量究竟是什么,也可以说我们对于96%的宇宙是完全未知的。

事实上,暗物质和暗能量都是决定宇宙命运的重要因素。

科学家还发现,随着宇宙的膨胀,暗物质的数量还在不断增加。

如果我们始终搞不懂暗物质的本质,我们早晚会被它毁掉。

经典物理学是有颠覆性的,两朵乌云引爆现代物理学革命!

经典物理学是有颠覆性的,两朵乌云引爆现代物理学革命!

经典物理学是有颠覆性的,两朵乌云引爆现代物理学革命!
现代物理学(Modern physics)通常指20世纪往后所发展的物理学理论,主要领域有量子力学与相对论。

现代物理学理论与牛顿力学为核心的经典物理学大相径庭,很多甚至是颠覆性的。

量子力学没有创立之前,物理学由两大体系组成,一个是牛顿经典物理学,一个是麦克斯韦电磁理论。

包括牛顿力学、电磁学、热力学和光学等,对日常生活所见的各种现象提供了完满的解释和准确的预测,科学越来越发达,生活中兄弟们总是前戏没几秒就结束了,老婆一点也不高兴,还好找
了这个首字母记kk后数字零一23的威现在老婆每天都爽歪歪,1900年,物理学家开尔文发表了题为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的著名演讲,指出:“动力学理论断言,热和光都是运动的方式,但是,现在这一理论的明晰性和优美性和却被两朵乌云遮蔽,显得黯然失色”。

这就是著名的经典物理学的两朵乌云。

第一朵乌云:以太是否真的存在?以太看不见摸不着,代表一个固定不变的参照系。

迈克尔逊-莫雷实验无情地否认了以太的存在。

第二朵乌云:黑体辐射问题。

已有物理体系对黑体辐射的解释,与实验结果不符,传统理论无法处理黑体辐射问题。

这“两朵乌云”直接导致物理学从根本性上发生变化。

第一朵乌云,促使爱因斯坦提出相对论,颠覆人们的运动观念。

第二朵乌云,爆发量子力学革命,原子世界有自己一套独有的规律,经典物理理论体系在原子世界不适用。

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物理学睛空的“两朵乌云”
19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂。

会上,英国著名物理学家W.汤姆生(即开尔文男爵)发表了新年祝词。

他在回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩只是一些修饰工作。

同时,他在展望20世纪物理学前景时,却若有所思地讲道:“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式,现在,它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了,”“第一朵乌云出现在光的波动理论上,”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。

”W.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。

他所说的第一朵乌云,主要是指A.迈克尔孙实验结果和以太漂移说相矛盾;他所说的第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势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。

开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家,是一位颇有影响的物理学权威,他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况,反映了当时物理学界的主要思潮。

物理学发展到19世纪末期,可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。

一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。

例如,一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释,牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题的有效的工具。

对于电磁现象的分析,已形成麦克斯韦电磁场理论,这是电磁场统一理论,这种理论还可用来阐述波动光学的基本问题。

至于热现象,也已经有了唯象热力学和统计力学的理论,它们对于物质热运动的宏观规律和分子热运动的微观统计规律,几乎都能够作出合理的说明。

总之,以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成,而且基础牢固,宏伟壮观!在这种形势下,难怪物理学家会感到陶醉,会感到物理学已大功告成,因而断言往后难有作为了。

这种思想当时在物理界不但普遍存在,而且由来已久。

普朗克曾在1924年做过一次演讲。

在演讲中,他回忆1875年在慕尼黑大学学物理时,物理老师P.约里(Philipp von Jolly,1809-1884)曾劝他不要学纯理论,因为物理学“是一门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”,现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的形式。

也许,在某个角落里还有一粒尘屑或一个小气泡,对它们可以去进行研究和分类,但是,作为一个完整的体系,那是建立得足够牢固的。

而理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所已具有的那样完美的程度。

”普朗克的另一位名师,柏林大学的G•基尔霍夫(Gustay Robert Kirchhoff,1824-1887)也说过类似的话,他说“物理学已经无所作为,往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。

”尽管开尔文对物理学成就的评价言之过激,但他能够在此万晴空中发现“两朵乌云”并为之忧心忡忡,足见他富有远见。

物理学发展的历史表明,正是这两朵小小的乌云,终于酿成了一场大风暴。

第一朵乌云——迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说破灭
人们知道,水波的传播要有水做媒介,声波的传播要有空气做媒介,它们离开了介质都不能传播。

太阳光穿过真空传到地球上,几十亿光年以外的星系
发出的光,也穿过宇宙空间传到地球上。

光波为什么能在真空中传播?它的传播介质是什么?物理学家给光找了个传播介质―“以太”。

最早提出“以太”的是古希腊哲学家亚里士多德。

亚里士多德认为下界为火、水、土、气四元素组成;上界加第五元素,“以太”。

牛顿在发现了万有引力之后,碰上了难题:在宇宙真空中,引力由什么介质传播呢?为了求得完整的解决,牛顿复活了亚里士多德的“以太”说,认为“以太”是宇宙真空中引力的传播介质。

后来,物理学家又发展了“以太”说,认为“以太”也是光波的传播介质。

光和引力一样,是由“以太”传播的。

他们还假定整个宇宙空间都充满了“以太”,“以太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的媒介。

19世纪时,麦克斯韦电磁理论也把传播光和电磁波的介质说成是一种没有重量,可以绝对渗透的“以太”。

“以太”既具有电磁的性质,又是电磁作用的传递者,又具有机械力学的性质,它是绝对静止的参考系,一切运动都相对于它进行。

这样,电磁理论因牛顿力学取得协调一致。

“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受,形成了一门“以太学”。

但是,肯定了“以太”的存在,新的问题又产生了:地球以每秒30公里的速度绕太阳运动,就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来,同时,它也必须对光的传播产生影响。

这个问题的产生,引起人们去探讨“以太风”存在与否。

为了观测“以太风”是否存在,1887年,迈克耳逊(A.A.Michalson,1852-1931)与美国化学家、物理学家莫雷(E.W.Morley,1838-1923)合作,在克利夫兰进行了一个著名的实验:“迈克耳逊-莫雷实验”,即“以太漂移”实验。

实验结果证明,不论地球运动的方向同光的射向一致或相反,测出的光速都相同,在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。

因而,根本找不到“以太”或“绝对静止的空间”。

由于这个实验在理论上简单易懂,方法上精确可靠,所以,实验结果否定“以太”之存在是勿庸置疑的。

迈克耳逊一莫雷实验使科学家处于左右为难的境地。

他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论。

如果他们不敢放弃以太,那末,他们必须放弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动说。

经典物理学在这个著名实验面前,真是一筹莫展。

第二朵乌云——黑体辐射与“紫外灾难”
在同样的温度下,不同物体的发光亮度和颜色(波长)不同。

颜色深的物体吸收辐射的本领比较强,比如煤炭对电磁波的吸收率可达到80%左右。

所谓“黑体”是指能够全部吸收外来的辐射而毫无任何反射和透射,吸收率是100%的理想物体。

真正的黑体并不存在,但是,一个表面开有一个小孔的空腔,则可以看作是一个近似的黑体。

因为通过小孔进入空腔的辐射,在腔里经过多次反射和吸收以后,不会再从小孔透出。

19世纪末,卢梅尔(Lummer 1860-1925)等人的著名实验―黑体辐射实验,发现黑体辐射的能量不是连续的,它按波长的分布仅与黑体的温度有关。

从经典物理学的角度看来,这个实验的结果是不可思议的。

怎样解释黑体辐射实验的结果呢?当时,人们都从经典物理学出发寻找实验的规律。

前提和出发点不正确,最后都导致了失败的结果。

例如,德国物理学家维恩建立起黑体辐射能量按波长分布的公式,但这个公式只在波长比较短、温度比较低的时候才和实验事实符合。

英国物理学家瑞利和物理学家、天文学家金斯认为能量是一种连续变化的物理量,建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式。

但是,从瑞利一金斯公式推出,在短波区(紫外光区)随着波长的变短,辐射强度可以无止境地增加,这和实验数据相差十万八千里,是根本不可能的。

所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。

它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败,所以这也是整个经典物理学的“灾难”。

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