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准确的说应该是“两朵乌云”。其出处为:
在19世纪末,经典物理学(包括力学、声学、热学、光学、电磁学等)已经趋于完善,在各个领域都取得了令人欣喜的成就。
在1900年,著名英国物理学家开尔文(威廉·汤姆逊)在一篇瞻望二十世纪物理学的文章中他先说:“在已经基本建成的物理学大厦中,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了……”,接着他又说:“但是,在物理学晴朗的天空的远处,还有两朵小小的令人不安的乌云”。
这两朵小小的“乌云”,是令当时的物理学家不安,因为经典物理学无法解释它们。
其中一朵乌云是指:迈克耳逊-莫雷实验
电磁场理论建立后,人们知道电磁波在真空中的传播速度等于光速c,认为光也是电磁波。当时的科学家根据经典力学的波动理论认为,电磁波的传播应该依赖于某种介质,当时又找不到是什么介质,所以就认为这种介质一定存在,它应该是看不见,又摸不着,弹性应该很好,并称之为“以太”,光速c应该是相对以太而言的。
这样一来,如果以太和地球有相对运动,那么在地球上测量出来的光速就有可能小于c或大于c.为了观测“以太风”是否存在,迈克耳逊与莫雷合作进行了一个著名的“迈克耳逊-莫雷实验”,但实验结果是:以太与地球没有相对运动——即“以太零漂移”。使科学家处于左右为难的境地,要么以太不存在,要么以太总与地球一起运动(相对静止)。若以太不存在,电磁波靠什么传播?经典物理学无能为力了。这就是开尔文所指的第一朵“乌云”。
其中另一朵乌云是指:热辐射实验
物理学家解释黑体辐射实验的结果时,认为能量是一种连续变化的物理量,在低频部分和经典物理学的理论结果与实验事实比较符合,但是高频区(紫外光区)理论结果和实验数据相差十万八千里,是根本不可能的。这说明经典物理学在解释黑体辐射时,在高频区出现了错误或失败。这是经典物理学的“灾难”,被称为“紫外灾难”。这就是开尔文所指的第二朵“乌云”。
这两朵小小的乌云,后来引发了物理学中的一场革命风暴。
上述两个问题的解决导致了全新观念的物理理论的诞生。对前者的进一步研究,爱因斯坦建立了相对论;对后者的深入研究,建立了量子论(量子力学)。
第一朵乌云出现在光的波动理论上,主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾”
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。主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
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