物理学的四大乌云是什麼?
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发布时间：2022-04-28 11:28
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时间：2023-09-11 15:31
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*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*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）。
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时间：2023-09-11 15:31
第一朵乌云出现在光的波动理论上，----迈克耳逊－莫雷实验与“以太”说
光波为什么能在真空中传播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播介质―“以太”，肯定了“以太”的存在，新的问题又产生了：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。为了观测“以太风”是否存在，迈克耳逊）与莫雷合作，在克利夫兰进行了一个著名的“迈克耳逊－莫雷实验”，但是实验结果和却以太漂移说相矛盾。使科学家处于左右为难的境地。他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论。如果他们不敢放弃以太，那末，他们必须放弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动说。
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。——黑体辐射与“紫外灾难”。
19世纪末，卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验，发现黑体辐射的能量不是连续的，它按波长的分布仅与黑体的温度有关。为了解释黑体辐射实验的结果，物理学家瑞利和金斯认为能量是一种连续变化的物理量，建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式。但是，这个公式推出，在短波区（紫外光区）随着波长的变短，辐射强度可以无止境地增加，这和实验数据相差十万八千里，是根本不可能的。所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败，所以这也是整个经典物理学的“灾难”。
参考资料：http://zhidao.baidu.com/question/28189530.html
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时间：2023-09-11 15:32
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时间：2023-09-11 15:33
