尊重科学,独立思考分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jmluo0922 学习原子分子物理、凝聚态物理,从事生物医学工程

博文

二十世纪物理学的迷惑与无奈(1)乌云密布

已有 5717 次阅读 2013-11-22 17:09 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述|关键词:学者| 量子, 相对论, 以太, 现代物理, 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,……”

                        -------------摘录自百度百科“物理学乌云”词条

 

   经典物理学两朵乌云说由此诞生,第一朵乌云出现在光的波动理论上,与著名的迈克尔逊莫雷实验验证“以太”漂移”的否定结论直接相关;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,导致黑体热辐射在短波部分表现为不收敛趋势,严重背离实验结果的情况。两朵乌云有时也通俗地称为,“以太漂移”、“紫外灾难”。

 

   两朵乌云在物理发展史上,可以称为里程碑式的重大事件,是经典物理思想和理论被破除,促使现代物理思想建立的最主要因素,并且直接孕育了关于时空的相对论和关于物质波的量子论。由于乌云说出自著名物理学家开尔文之口,又有两个看似简单明了的著名物理实验的强烈支持,因此,当时以及后来的物理学家,在理解上没有过多的考虑,深信经典物理思想和理论面对所观察到的“以太漂移”和“紫外灾难”的实验结果是无能为力的,因此物理学家的思想必须要解放,科学一定要革命,才能解决经典理论遇到的困难。

 

   事实上,19世纪末虽然人们已经认识到了无线电波,但对于带电粒子的电磁辐射,物质的原子分子结构等科学问题仅处于探索阶段,还没有形成完整清晰的图像。没有将来自物质电磁波辐射,按照不同的频率与物质不同的结构层次建立对应的关系。而是简单地应用连续振子的假定,用能量均分原理,对高温物体在可见光范围附近的热辐射的光谱分布进行处理,得出的结论与实验严重偏离,这种受到当时的科学认识程度限制的错误,应该是情有可原的

 

   今天我们已经知道,可见光范围附近的电磁辐射,是由于高温物体原子结构的变化(或原子结构中电子的量子态的跃迁)产生的,不能用连续振子来解释。因此高温物体原子结构变化导致的热辐射及分布,才是理解高温物体黑体辐射分布的正确思路。现在我们还知道,原子结构轨道共振产生的电磁辐射能量E=E1-E0,在数学上可以用E=hv来表达,h普朗克常数,v为光谱频率,这与普朗克引入的光能量子的假设是完全一致的。因此,从这些因素出发,重新理解黑体辐射,我们就会发现经典理论是可以正确解释这一现象的。

 

   对于另外一朵乌云,以太是否存在,相对于地球是否有漂移,能否通过迈克逊实验进行测量,我在以前的博客中已经讲得很多了,不想再多说什么。在此必须强调的是,相对论时空的核心要点是,不同参照系之间时空的洛仑兹变换。如果从物理上和数学上证明是严格成立的,相对论才具有起码的科学基础。从目前关于狭义相对论的教科书、文献来看,我认为是没有得到严格证明的。不同参照系之间时空的洛仑兹变换,应该是与参照系中观察者所处位置和时间无关的,只与参照系之间的相对速度相关,因此该变换的推导、解释对于同一参照系中的不同观察点,以及不同的时间进行观察,结论和现象应该完全一致。

 

  我认为用现代眼光和知识,对于历史上的重要科学事件进行回顾和审视,根本目的是对于一些存在争议的实验和结果进行分析和澄清,如果发现了问题甚至错误,就应该进行纠正,即使事件涉及到了为科学发展作出过重要贡献的著名科学家,对他们的形像可能会产生负面影响。这样做才是科学态度和精神的真正体现。

 

 

 



https://m.sciencenet.cn/blog-378615-743771.html

上一篇:不依赖经典理论量子力学能做什么?
下一篇:博士后深造只为改变自己的命运?

3 王涛 杨正瓴 ybtr3929

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-5-29 18:42

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部