然而,话还不能说的太绝。要想使麦克斯韦的这个看起来是那么美妙的学说被人们所接受,必须用实验的方法产生出麦克斯 韦所假设的电磁波来。否则,只能看成是一种很有趣的假说。这可是一件十分难办的事情。困难主要还不在于产生电磁波 而在于怎样证明电磁波当真产生了。一年年过去了,并没有探测到这种波,物理学家们对麦克斯韦的见解是否正确开始有了 疑虑。在流言诽语中,麦克斯韦死了。 在他逝世的七年后,德国人赫兹历经三年终于于1888年在一系列的辉煌实验中探测到了电磁波。这些实验到处受人的欢呼, 被认为在磐石般的实验事实上,出色地证实了麦克斯韦理论崐的正确性。这可不是一个贫乏无味的理论,它不仅有不可估量 的崐商业价值,而且还使人们不得不相信无线电波同光波是一样的,不同的只是频率。在可见光的两端还存在着大量的不可 见光:比紫光频率高的有紫外线、X射线、γ射线;比红光频率低的有红外线和各种无线电波等。到此,光是一种波,已经用 数学上精美崐雅致永远不变的图式严格固定了。光的所有细节经过几代人的努力被揭露的详细无遗并被丝亳不差地纳入了庄 严的数学定律中 波动说胜利了。他们以雷霆万钧之力压倒了不幸的微粒说。他们确有理由自豪:宏伟的宇宙受已知方程支配,光的一切现象 在理论上都可以预言,并按已知的定律由原因庄严地进行到结果。拓荒者的工作已经完成,没有丝毫基本的东西尚待发现 现在只是扩展已有的知识的细节问题。 微粒说死了。它已丧失了一切生存的理由 光阴似箭,日月如梭。时间就这样一天天的过去了。物理学家们在自家的田园里"采菊东篱下,悠然见南山"。虽然少数具 有近乎先知先觉能力的人对天边漂来的几朵乌云而察觉到远方的风暴暗中趋进,但是他们的警告对打乱一般人的镇静无忧不 大起作用 就在赫兹寻找麦克斯韦的电磁波的实验中,他注意到了一个奇妙的事实:用紫外光照到实验装置上,电磁波岀来的稍微容易 些。但这种现象与证实电磁波的存在相比,就太微不足道了。他不能领会到,这恰是哪天边的几朵乌云之一,令人遗憾 科学没有永恒的理论。一个理论所预言的论据常常被实验所推翻。任何一个理论都有它的逐渐发展和成功的时期,经过这个 时期以后,它就会很快地衰落。差不多科学上的重大进步都是由于旧理论遇到了危机通过尽力寻找解决困难的方法而产生 的。为了使我们的这个故事能够继续下去,我们必须想象一下在严寒的冬天人们最美好的希望是坐在熊熊的炉火旁。这是因 为炉火能放出某种看不见的、给人以热的感觉的射线一实际上是辐射岀电磁波。在科学上称这种现象为热辐射。这是自然界 中的一件很平常的事。但人们在寻找这种现象的基本规律时却遇到了一点麻烦。这一种现象需要用两个定律来描述。物理学 家都有一个寻求普遍定律的嗜好。他们一旦发现同现象可以用几个定律在不同方面进行描述时,便立即尝试将这些定律合 成单一的普遍定律,使之能同时概括所有的方面。 英国物理学家瑞利和金斯将热辐射的定律合二为-了,并与实验结果相吻合。可是不久却发现在热物体辐射岀紫外线时新的 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 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一经典物理学的灾难 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。这是干真万确、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岀或吸收的能量都是 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,伯尔尼的瑞土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 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然而，话还不能说的太绝。要想使麦克斯韦的这个看起来是那么美妙的学说被人们所接受，必须用实验的方法产生出麦克斯 韦所假设的电磁波来。否则，只能看成是一种很有趣的假说。这可是一件十分难办的事情。困难主要还不在于产生电磁波， 而在于怎样证明电磁波当真产生了。一年年过去了，并没有探测到这种波，物理学家们对麦克斯韦的见解是否正确开始有了 疑虑。在流言诽语中，麦克斯韦死了。 在他逝世的七年后，德国人赫兹历经三年终于于 1888 年在一系列的辉煌实验中探测到了电磁波。这些实验到处受人的欢呼， 被认为在磐石般的实验事实上，出色地证实了麦克斯韦理论崐的正确性。这可不是一个贫乏无味的理论，它不仅有不可估量 的崐商业价值，而且还使人们不得不相信无线电波同光波是一样的，不同的只是频率。在可见光的两端还存在着大量的不可 见光：比紫光频率高的有紫外线、Ｘ射线、γ射线；比红光频率低的有红外线和各种无线电波等。到此，光是一种波，已经用 数学上精美崐雅致永远不变的图式严格固定了。光的所有细节经过几代人的努力被揭露的详细无遗并被丝毫不差地纳入了庄 严的数学定律中。 波动说胜利了。他们以雷霆万钧之力压倒了不幸的微粒说。他们确有理由自豪：宏伟的宇宙受已知方程支配，光的一切现象 在理论上都可以预言，并按已知的定律由原因庄严地进行到结果。拓荒者的工作已经完成，没有丝毫基本的东西尚待发现， 现在只是扩展已有的知识的细节问题。 微粒说死了。它已丧失了一切生存的理由。 光阴似箭，日月如梭。时间就这样一天天的过去了。物理学家们在自家的田园里 " 采菊东篱下，悠然见南山 " 。虽然少数具 有近乎先知先觉能力的人对天边漂来的几朵乌云而察觉到远方的风暴暗中趋进，但是他们的警告对打乱一般人的镇静无忧不 大起作用。 就在赫兹寻找麦克斯韦的电磁波的实验中，他注意到了一个奇妙的事实：用紫外光照到实验装置上，电磁波出来的稍微容易 些。但这种现象与证实电磁波的存在相比，就太微不足道了。他不能领会到，这恰是哪天边的几朵乌云之一，令人遗憾。 科学没有永恒的理论。一个理论所预言的论据常常被实验所推翻。任何一个理论都有它的逐渐发展和成功的时期，经过这个 时期以后，它就会很快地衰落。差不多科学上的重大进步都是由于旧理论遇到了危机通过尽力寻找解决困难的方法而产生 的。为了使我们的这个故事能够继续下去，我们必须想象一下在严寒的冬天人们最美好的希望是坐在熊熊的炉火旁。这是因 为炉火能放出某种看不见的、给人以热的感觉的射线 -- 实际上是辐射出电磁波。在科学上称这种现象为热辐射。这是自然界 中的一件很平常的事。但人们在寻找这种现象的基本规律时却遇到了一点麻烦。这一种现象需要用两个定律来描述。物理学 家都有一个寻求普遍定律的嗜好。他们一旦发现同一现象可以用几个定律在不同方面进行描述时，便立即尝试将这些定律合 成单一的普遍定律，使之能同时概括所有的方面。 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