第213章 經典物理學的璀璨與烏雲(第2頁)
8年後,德國物理學家赫茲真的在實驗室發現了電磁波,測量其速度發現和方程計算的結果一樣。
至此,麥克斯韋徹底封神,電磁理論完美無缺,和牛頓力學一樣。
最後的熱力學和統計力學,之所以前面沒有冠上名字,是因為它的誕生,是許多物理學家合力的結果。
不像牛頓和麥克斯韋,完全是憑藉一己之力硬生生創造一門理論。
熱力學和統計力學的核心是三大定律。
其實在1900年之前,熱力學三大定律就已經成型了。
雖然第三定律在1906年才被能斯特發表,但那也只是最終的確認過程。
熱力學第一定律是能量守恆定律,由焦耳在1850年提出,其核心參數是內能。
如今所有的物理學家都默認這個定律是正確的。
第一定律也證明了第一類永動機(一種能不斷自動做功而無須消耗任何能源的機器)是不可能存在的。
熱力學第二定律是熵增原理。
在克勞修斯、開爾文勳爵、麥克斯韋、玻爾茲曼等幾位大佬的努力下,得到完善。
克勞修斯第一個提出“熵”的概念,麥克斯韋第一個用統計學來描述宏觀氣體。
那個時期原子都還沒有被證明存在,麥克斯韋是假設原子存在,然後用統計學解釋了氣體的壓力和溫度等。
大佬確實牛逼,幹任何領域都牛逼。
熱力學只是麥克斯韋無聊時的研究樂趣而已。
而開爾文勳爵則提出了第二定律的標準說法:不可能從單一熱源吸熱使之完全變為有用功而不產生其他影響。
這個定律也徹底否定了第二類永動機的存在。
後來,玻爾茲曼繼承了麥克斯韋的思想,他把熵和系統的無序狀態聯繫在一起。
從統計力學的角度,重新用概率定義了熱力學第二定律。
這也是為何熱力學和統計力學往往是放在一起講的。
而這種統計力學的思想,也為後面的愛因斯坦提供了靈感。
接下來,就是能斯特發現熱力學第三定律,徹底補齊熱力學理論。
至此,經典物理學的三大理論全部完成,熠熠生輝,神聖無比,統治物質世界。
自然界的任何現象,都可以用這三大理論解釋。
大到天體運動,小到蘋果落地;快到電磁波,慢到機械波;熱到太陽之力,冷到極寒之力。
三大理論牢不可破,宛如神靈,支配世界。
所以,物理學家們才會膨脹了,認為物理學已經完美了,沒啥可研究的了。
這就是開爾文勳爵在1900年4月的那場報告上,所處的時代背景。
他認為目前物理學界只有兩朵烏雲。
然而在更遙遠的地方,其實還有幾朵小烏雲,只不過當時的物理學家沒有在意而已。
如果說經典物理學是牛人輩出,大神同臺競技。
那麼現代物理學則是天才宛如流星劃過,璀璨至極。
李奇維寫到這裡,微微一笑,接下來,就是各種顛覆的現象的現代物理學出現了。
第一朵烏雲和麥克斯韋電磁學有關,也就是邁克爾遜-莫雷實驗。
該實驗發現以太不存在,光速不變。
由此引發了李奇維和愛因斯坦合作發表的狹義相對論。
而接下來,將是震驚世界的廣義相對論,當然,李奇維現在還沒有準備好。
第二朵烏雲和熱力學有關,即能量均分定理在黑體輻射中遇到了問題。
由此引發了李奇維和普朗克合作發表的量子論。
而未來的玻爾將會把量子概念,應用到原子結構中,提出量子化軌道。
這將是舊量子論的巔峰。
真實歷史上,普朗克、愛因斯坦、玻爾,就是舊量子論三巨頭。
然而現在,三巨頭將會變成了普朗克、李奇維、玻爾。
但即便到那個時候,量子論依然沒有蛻變成量子力學。
直到海森堡提出矩陣力學,量子力學才真正成為一門理論,後面不斷完善。
這中間發生的故事,涉及到的物理學家比較多。
李奇維慢慢地按照時間順序,記錄下來。
除了上面的兩朵烏雲,還有幾朵小烏雲。
第一朵小烏雲是光電效應,已經被李奇維提出的光量子解決。
真實歷史上,是被愛因斯坦解決,這也是他為何會被稱為舊量子論三巨頭之一的原因。
因為光量子的概念,就是把光當成了一個個量子。
雖然密立根已經證實了該理論的正確性,但是很多物理學家依然不相信,光會是量子的。
因為他們想象不出來這個圖景。
第二朵小烏雲是元素的光譜問題,即光譜學。
它是研究電磁波和物質之間的相互作用的一門學科。
早在幾百年前,牛頓就已經使用三稜鏡分解太陽光,發現了太陽的簡易光譜。