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第五集
咱们上一集中提到的两个人呐
阿拉果和费内尔
这俩人中间还有一段故事
这个阿拉果一向是光波动说的捍卫者
他和费内尔在光学上其实是长期合作的
费尼尔的参赛得到了阿拉果的热情鼓励
而费尼尔关于光是横波的思想
最初呢
也是来源于托马斯
杨写给阿拉果的一封信
他和费内尔共同做出了对于相互垂直的两束偏振光线的相干性的研究
明确了来自同一光源
但偏振面相互垂直的两只光束不能发生干涉
但在双折射和偏振现象上
费尼尔显然更具有勇气和革命精神
在两人完成了关于偏振光线的相互作用这篇文章后啊
费尼尔指出
只有假设光是一种横波
才能完美的解释这些现象
并给出了推导
然而
阿拉果对此事抱有怀疑态度的
认为这费尼尔走的太远了
他坦率的向费内尔表示
自己没有勇气发表这些观点
并拒绝在这部分论文后面署上自个儿的名字
于是 最终呢
费内尔以自己一个人的名义提交了这部分内容
引起了科学界的震动
这大概就是阿拉果一生中最大的遗憾了
他本来有机会和费内尔一样
成为在科学史上大名鼎鼎的人物
当时的费内尔虽然崭露头角
毕竟还是无名小辈嘛
而阿拉果在学术界已经声名显赫
被选入法兰西研究院的时候
得票甚至超过了著名的泊松
其实在光波动说方面
阿拉果做出了许多杰出的贡献
不在费内尔之下
许多呢
还是两个人互相启发而知的
在费内尔面临泊松质问的时候啊
咱们上集讲到了这
阿拉果仍然站在了费内尔一边
正是他的实验证实了泊松光斑的存在
使得波动说取得了最后的胜利
但关键时候的迟疑
却最终使得他失去了物理光学之父这么一个称号
这一个桂冠呢
如今戴在了费内尔的头上
除了费尼尔和阿拉果之外
上次说到随着麦克斯韦的理论韦赫兹的实验所证实
光的波动说终于成为了一个板上钉钉的事儿
波动现在是如此的强大
凭借着麦氏理论的力量
那他已经是彻底的将威力打倒
并且很快就拓土开疆
建立起一个空前的大帝国来
不久后
他的领土就横跨了整个电磁波的频段
从微波到x射线
从紫外线到红外线
从伽马射线到无线电波
普通光线呢
只是它统治下的一个小小的国家罢了
波动那是君临天下
震城策而御宇内
四海之间
莫非王土啊
而可怜的威力
早已是销声匿迹
似乎永远也无法翻身了
赫兹的实验
也同时标志着经典物理的顶峰
物理学的大厦从来都没有这样的金碧辉煌
令人叹为观止
牛顿的力学体系已经是如此的雄伟壮观
现在麦克斯韦在他之上
又构建起了同等规模的另外一栋建筑
它的光辉灿烂
让人几乎不敢仰视
电磁理论在数学上是完美的难以置信
麦克斯韦最初的理论
后来经赫兹等人的整理
提炼出了一个极其优美的核心
也就是著名的麦氏方程组
他刚一问世
就被世人惊为天物
其表现出的简洁
深刻 对称
使得每一个科学家都沉醉其中
后来波尔兹曼情不自禁的引用歌德的诗句说
难道是上帝写的这些吗
一直到今天
麦氏方程组仍然被公认为科学美的典范
许多伟大的科学家都为他的魅力所折服
并深深受他的影响
有着对于科学美的坚定信仰
甚至认为啊
对于一个科学理论来说
简洁优美要比实验数据的准确来的更为重要
无论从哪个意义上来说
电磁论都是一种伟大的理论
罗杰
彭罗斯在他的名著皇帝新脑一书里
毫不犹豫的将他和牛顿力学
相对论和量子论并列
称之为superb的理论物理学征服了世界
在十九世纪末
他的力量控制着一切人们所知的现象
古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺
风吹雨打而始终屹立不倒
反而更加凸显出了它的伟大和坚固来
从天上的行星到地上的石块
万物都毕恭毕敬的遵循着他制定的规则运行
一八四六年海王星的发现
更是他所取得的最伟大的胜利之一
在光学的方面
波动已经一统天下了
新的电磁理论更把它的光荣扩大到了整个电磁世界
在热的方面
热力学三大定律已经基本建立
而在克劳修斯
范德瓦尔斯
麦克斯韦
博尔斯曼和吉布斯等天才的努力下
分子运动论和统计热力学也被成功的建立起来了
更令人惊奇的是
这一切都彼此相扶而互相包容
形成了一个经典物理的大同盟
经典力学
经典电动力学和经典热力学啊
加上统计力学
形成了物理世界的三大支柱
他们紧紧的结合在了一块儿
构筑起了一座华丽而雄伟的殿堂
这是一段伟大而光荣的日子
是经典物理的黄金时代
科学的力量似乎从来没有这样的强大
这样的令人神往
人们也许终于可以相信
上帝造物的奥秘被他们所完全掌握了
再也没有遗漏的地方
从当时来看
我们也许的确是有资格这样骄傲的
因为所知道的一切物理现象
几乎都可以从现成的理论里面得到解释
力 热 光 电 磁 是吧
这一切的一切
都在人们的控制之中
而且所用的居然都是同一手法
它是如此的行之有效
以致物理学家们开始相信了
这个世界所有的基本原理都已经被发现了
物理学已经尽善尽美了
他已经走到了自己的极限和尽头
再也不可能有任何突破性的进展了
如果说还有什么要做的事儿
那就是做一些细节上的修正和补充
更加精确的测量一些常数值罢了
人们开始倾向于认为
物理学已经终结
所有的问题都可以用这个集大成的体系来解决
而不会再有任何真正激动人心的发现了
一位著名的科学家说
物理学的未来
将只有在小数点第六位后面去寻找了
据说啊
这话是凯尔文勋爵说的
不过实际上
麦克斯韦在此前也说过类似的话
虽然呢
他本人对这种看法是持反对态度的啊
普朗克的导师甚至劝他说
不要再浪费时间去研究这个已经高度成熟的体系了
十九世纪末的物理学
天空中闪烁着金色的光芒
象征着经典物理帝国的全盛时代
这样的伟大时期
在科学史上是空前的
或许也将是绝后的
然而
这个统一的强大帝国却注定了只能昙花一现
喧嚣一时的繁盛
终究要像泡沫那样破灭凋零
今天回过头来看看
这赫兹一八八七年的电磁波实验的意义
应该是复杂而深远的
当然
准确的说啊
是他在一八八六到一八八八年进行的一系列实验
他一方面彻底建立了电磁场论
为经典物理的繁荣添加了浓重的一笔
在另外一方面
他却又同时埋藏下了促使经典物理自身毁灭的武器
孕育出了革命的种子
啊
我们还是回到我们故事的第一部分那里去
在卡尔斯鲁厄大学的那间实验室里
赫兹铜环接收器的缺口之间不停的爆发着电火花
明白无误的昭示着电磁波的存在
但这个火花很暗淡
不容易观察
于是赫兹把他隔离在了一个黑暗的环境里
为了使效果尽善尽美
他甚至把发生器产生的那些火花光芒也隔离开来
不让他们干扰到接收器
这个时候啊
奇怪的现象就发生了
当没有光照射到接收器的时候
接收器电火花所能跨越的最大空间距离一下子就缩小了
换句话说
没有光照时
我们的两个小球必须得靠得更近才能产生火花
假设我们重新让光
特别是高频光照射接收器
则电火花的出现就又变得容易起来
赫兹对这个奇怪的现象百思不得其解
不过他忠实的把它记录了下来
并写成了一篇论文
题为论紫外光在放电中产生的效应
这是一个神秘的谜题
可是赫兹没有在这上面做更多的探索与思考
他的论文虽然发表
但在当时也并没有引起太多人的注意
那时候
学者们在为电磁场理论的成功而欢欣鼓舞
马可尼们在为一个巨大的商机而激动不已
没人能想到这篇论文的真正意义
连赫兹自个儿也不知道
他已经亲手触摸到了量子这个还在沉睡的幽灵
虽然还没能将其唤醒呢
却已经给刚刚到达繁盛的电磁场论安排了下一个可怕的诅咒
不过
也许量子的概念太过爆炸性
太过革命性了
命运在冥中中规定了他必须新的的纪中才可以出现
而把怀旧旧经典留给了旧世纪吧
只可惜呀
这赫兹走的太早了
没能亲眼看到他的诞生
没能目睹他究竟要给这个世界带来什么样的变化
终于
在经典物理还没有来得及多多体味一下自己的盛世前
一连串意想不到的事儿在十九世纪的最后几年连续发生了
仿佛是一个不祥的预兆
一八九五年
伦琴发现了x射线
一八九六年
贝克勒尔发现了油元素的放射现象
一八九七年
居里夫人和她的丈夫皮埃尔
居里研究了放射性
并发现了更多的放射性元素土托雷
一八九七年
JJ
汤姆逊在研究了阴极射线后
认为它是一种带负电的粒子流
电子被发现了
一八九九年
卢瑟福发现了元素的善变现象
如此多的新发现接连涌现
令人一时间是眼花缭乱
每一个人都开始感觉到了一种不安
似乎有什么重大的事件即将发生
物理学这座大厦依然耸立
看上去依然那么雄伟
那么牢不可破
但气氛却突然变得异常凝重起来
一种山雨欲来的压抑感觉在人们心中扩散
新的世纪很快就要到来
人们不知道即将发生什么
历史将要何去何从
眺望天边
人们隐约可以看到两朵小小的乌云
小的那么不起眼
没人知道
他们即将带来一场狂风暴雨
将旧世界的一切从大地上面彻底抹去
而我们也即将冲进这暴风雨的中心
去看一看那场天崩地彻的革命
但是
在暴风雨到来之前
还是让我们抬头再看一眼这黄金时代的天空
作为最后的怀念
金色的光芒照耀在我们的脸上
把一切都染上了神圣的色彩
经典物理学的大厦在他的辉映下是那样庄严雄伟
异彩流光
令人不禁想起了神话中宙斯和众神在奥林匹斯山上那亘古不变的宫殿
谁又会想到
这震撼人心的壮丽
却是斜阳投射在庞大帝国土地上最后的余晖
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