第156章(2 / 2)
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你知道,我们平时看到的光为什么有不同的颜色吗?
那就是因为,它作为一种电磁波,有着不同的波长。或许用海面来形容你会更好理解些,海上有浪时,两个浪头之间的距离就是波长,它越小,浪就越密集。光也一样,虽然我们看不见,但它作为电磁波,自然也有这样一种叫波长的属性。
好了,我们再把话说回来,一个黑体,在它自身温度不同时,会发射不同波长的电磁波,也就是说,如果一直加热它,就会看到它逐渐地变化颜色,越热就越偏向蓝色。
这些电磁波是携带着能量的。十九世纪末的时候,有位学者叫维恩,他基于经典粒子的方法推导出辐射能量的计算公式,公式向大家宣告,这份能量仅仅与黑体的温度、电磁波的波长相关。
但问题很快随之而来。
经过验证,维恩的公式在短波范围内是十分准确的,但在波长变长时却出现了偏差。
为什么呢?
事实上,很多物理学者从一开始就对维恩的推导皱起了眉头,因为维恩基于的是经典粒子的方法,可我们分明知道,光是电磁波,光是一种波啊!
于是,又有两位学者登上舞台,分别叫瑞利和金斯,他们从经典电磁波的角度提出了另一套公式,称为瑞利-金斯公式。
但很遗憾,这套公式也不完备,它和维恩定律正好相反,只在长波范围内符合实验现象,在短波范围内却推导出了极为荒谬的结论:按照瑞利-金斯公式,当波长趋于0时,辐射能量能达到无穷大!
这显然是错的。从没人见过这样的辐射。
这就是经典物理学大厦之上的一朵乌云:到底是粒子还是波,为什么就得不到一个能够普遍适用的公式呢?
1896年,普朗克立志要彻底解决这个问题。
他耗费好几年的时间,无数次审视那两套公式的推导,却都找不到一点思路。终于有一天,他转向另一个选择,不继续执着于理论上的推导,而是大胆地猜测,凭借着他在数学上的直觉,去整合已有的两套公式,去凑出一个“合他眼缘”的公式。
著名的普朗克黑体公式就是这么“猜”出来的。并且,无论长波短波,都能精确符合实验结果。他本人对此也是震惊的。
普朗克隐隐察觉到,这个“猜”出来的公式,背后必定隐藏着什么,那或许将给好不容易落成的物理学大厦带来巨大冲击。
1900年,他找到了答案。
他颤颤巍巍写下这样一个结论,那是连他自己都无法接受的结论,是普朗克黑体公式背后隐藏着的必要假设——
能量是不连续的。
普朗克黑体公式要求,能量必须是不连续的。
举个例子,能量的传递不是车辆行驶的过程,不是驾驶着一辆车贴着直线从A点开到C点,过程中A到C中间的任何一点都能途经,不是这样的,它是一跳一跳的,它是以最小单位一份一份地进行变化的。
这个最小单位,普朗克将其命名为量子。
量子物理学便在那天诞生了。
可为什么,他本人都无法接受这个必须成立的假设呢?
经典物理理论大多依靠数学逻辑的推导,其中最基础的就是微积分,而微积分又离不开“连续”这个前提。它在人们心中根深蒂固。
现在却要说,能量是不连续的?!
大厦的根基被动摇,物理学该去往何处?
从那时起,物理界就掀起了一场狂风暴雨,有人惶恐,有人质疑,有人拥护。量子论究竟是什么,世界的奥秘,还是一场谬论,我们到底该如何理解它?直至今天,争论都仍未休止。
害怕了吗?
哈哈,别担心,你不必有多深的理解,也不用去想它是否正确。到这儿你只要记住,量子就是一份,是对最小单位的描述,是不连续性的一种体现。
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