文/艾伯史密斯(许兴华数学/选编)
我们要说的这位''预言家''是——开尔文男爵。
没错,我们使用的绝对温度单位''开尔文'',就是以他的名字命名的,他原名威廉·汤姆逊(William Thomson,1824-1907),1848年创立热力学温标,1951年提出热力学第二定律。
三种温度标识
在19世纪末时,牛顿力学历经200多年的发展,取得巨大成功,如果说牛顿力学是经典力学的砖瓦,那么,麦克斯韦尔的电磁学,将是经典力学这栋华丽雄伟大厦的顶峰。如果说牛顿力学统一了物理学,那么麦克斯韦尔的电磁学,就是物理学的第二次统一,至此,一切物理学现象都能在这栋经典力学大厦中找到答案。
1900年4月27日,在伦敦的阿尔伯马尔街皇家研究所(Royal Institution, Albemarle Street),欧洲有名的科学家聚集在这参与物理学的讨论会,当然少不了德高望重的开尔文男爵。
开尔文
然而,坐在台下已经76岁的开尔文,根本没心思去仔细听那些''后辈们''的演讲,他不屑地玩弄着手中的笔和纸,思考着他那太阳系形成的模型,他反复修正和计算:按照拉普拉斯的宇宙模型,地球最初是个大火球,然后在真空中经过辐射冷却,逐步降至现在的温度,这都是牛顿力学适用的范围嘛,然后他计算得到,地球冷却到现在,所需要的时间大约是4000万年,也就是地球的年龄大约4000万年。开尔文会心一笑,对这个结果挺满意的。
这时,该开尔文上台演讲了,他虽然年迈,但步伐依旧有力,没几步就走到了台上,面对台下的小生们,演讲了名为《在热和光动力理论上空的两朵乌云》的发言,然而他没想到的是,这将成为科学史上的警示名言,他说到:
''……物理学的大厦已经落成,所剩下的只是些修饰工作,动力学理论肯定了光和热是运动的两种方式,然而,在这美丽晴朗的天空,却被两朵乌云笼罩,显得黯然失色。'' (''The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds.'')
何方飘来两朵乌云
开尔文所说的两朵乌云,一个是''迈克尔逊-莫雷实验'',另一个就是''紫外灾变'',两个实验都得不到经典力学的解释。
正是这段看似不经心的''预言'',暗示了一场狂风暴雨,但是在经典力学大厦光鲜外表的吸引下,又有谁会注意那两朵远方的乌云呢!
狂风暴雨
然而,两朵乌云正朝着大厦涌来,带来的却不是''清凉'',而是一场狂风暴雨,一场摧毁经典力学的狂风暴雨!
最终两朵摧毁了经典力学大厦,然后在这废墟之上:
一个建立了——相对论
另一个建立了——量子力学
两者都是现代科学的基础。
而开尔文的那段话,更像一个谶言(chèn yán),让后继的人们,不禁打一个寒噤。
在我的另外一篇文章中,对两朵乌云有详细介绍《上帝也疯狂!光的发展史(下)——何方飘来“两朵乌云”!》。
联系客服