光 的 发 展 史(3)
英国物理学家瑞利和金斯将热辐射的定律合二为一了,并与实验结果相吻合。可是不久却发现在热物体辐射出紫外线时新的定律便告失效。这种荒唐的局面被称为紫外灾变。这是上世纪末发生的事。那时候任何人也没有想到,
英国物理学家瑞利和金斯将热辐射的定律合二为一了,并与实验结果相吻合。可是不久却发现在热物体辐射出紫外线时新的定律便告失效。这种荒唐的局面被称为紫外灾变。这是上世纪末发生的事。那时候任何人也没有想到,这不仅仅是某一个颇为特殊的定律的灾难,而是摧毁这个定律全部理论基础--经典物理学的灾难。
当一种理论在很顺利地发展时,会突然出现一些出乎意料的阻碍,这种情况在科学上时常发生。所以物理学家对紫外灾变不以为然。麦克斯韦的电磁理论之所以能够成为经典,是因为它有着磐石般的实验基础。这是千真万确、不容置疑的。为了克服这个伟大的理论所面临的这一点点小困难,不少的具有一流头脑的物理学家纷纷放下手头的工作转而为此仁者见仁,智者见智。其中德国科学家普朗克脱颖而出。此时,普朗克已年过四十,但他却以从未有过的青春活力和激情疯狂地工作着。以无比的毅力建立了、又推翻了一个又一个理论模式。在懊丧之余,他意识到与其说事实不符合理论,毋宁说是理论不符合事实。在就是说,如果事实不能被理论说明,那是理论不中用,理论必须在新的基础上重建。在这个重大信念的指使下,使他看到了挽救局面的希望。他象狂人般地用了几个星期的时间倾全力攻克这个问题,最后他终于杜撰出一个公式--它纯粹是一些不相关量的偶然结合,而其物理意义又非常不合公认的传统理论,但却奇迹般地与实验十分吻合。要精确叙述普朗克的推理论证,需涉及太多的数学抽象概念,但这个理论的精髓却很简单:物体以电磁波的形式放出或吸收的能量都是一捆一捆的。为了方便,他把这种捆称为能量子。这一结果是新物理学诞生的壮丽标志,由它要产生天大的事件,也使后人将普朗克称为量子力学之父。但他的哪些所谓的能量子在经典的电磁理论中无疑是异教邪说,因为电磁波携带的能量是连续的,而不是一份一份的。因此他感到恐怖万分。他曾十分内疚地说:经典理论给了我们这样多有用的东西,因此必须以最大的谨慎对待它,维护它。而科学界也对他的哪个无理论依据的与传统观念格格不入的公式给予了极大的冷漠。以至于在多少年后他还在拼命修改他的学说,使他不至于成为麦克斯韦经典理论的叛徒。
人类只有在某一类事情上做尽一切可以想象的傻事以后,才能在这一类事情上得到一点合理的东西。
一年一年过去了,普朗克的见解过着风雨漂摇的生活。似乎已被他的创始者所抛弃。但是金子总是要发光的。历史在次证明,伟大的需要产生伟大的人物。1905年,伯尔尼的瑞士专利局的某位职员在德国《物理学杂志》第十七期上同时发表了三篇惊世骇俗的文章,其中的一篇为《关于光的产生和转化的一个启发性的观点》中说,按照麦克斯韦的理论,对于一且纯电磁现象因而也对于光来说,应当把能量看成是一个连续的空间函数,但这个理论会导致和实验相矛盾。如果用光的能量在空间不是连续分布的,而是由能量子组成的,似乎更好一些。这段话意思就是说为了使理论与实验相符,光不仅是成束地被物质所吸收或放出,而且在脱离物质后也必定以某种方式表现的象一个粒子:光粒子这种提法不是反革命复辟吗?是谁有这么大的胆量在波动说一统天下的今天敢重弹微粒说的老调?他就是后来被称为物理学的三个伟人之一--阿耳波特.爱因斯坦。但当时他是何许人也?他不是学者、教授,而却要复辟光的微粒说,要证明关于电磁现象这个在审美上令人满意的、精心证实了的理论基本上是错误的,真是癞蛤蟆想吃天鹅肉。
科学的探索不是坐软卧车厢,那儿有唯一太平的轨道。科学的远征是在巨浪滔天的大洋上航行,可能要用青春和生命去殉自己的事业。唯有清醒和坚定的人才能达到目的地。爱因斯坦的这种独特非凡的见解是长期思维活动中的一种顿悟,他以巨大的魄力把传统的理性和逻辑框架抛置在一边,经深思和有力的论证,不是轻率浮泛地、而是明确定量地对波动说发起了一次又一次地攻击。表现出是一名威力非凡的斗士,激起越来越多的研究者风从。他们横扫千军如卷席,用光的微粒说直接对波动说为图方便而避开不谈的实验事实提出简明的解释。特别是爱因斯坦对光电效应的解释,更是新的光的微粒说--光子说的重大胜利。(责任编辑:www.360gaokao.com)
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