量子理論初探（1）經(jīng)典物理理論大廈的動搖
在伽利略第一次把力學(xué)引進實驗后，經(jīng)典物理學(xué)的大廈便開始了它的筑基之旅，直到19世紀(jì)末期有著經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電磁場理論和經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)支撐著的經(jīng)典物理學(xué)的理論大廈終于建成，這無疑是人類歷史上一個偉大時刻，甚至一些人認(rèn)為物理學(xué)就此到頭了，人們已經(jīng)知道了所有物理學(xué)的重大思想，留待解決的問題只是如何更精確的去處理那些細(xì)節(jié)，然而大廈卻慢慢開始動搖。
? 1887年邁克爾遜和莫雷做了一個聰明的實驗，用邁克爾遜干涉儀測量兩垂直光的光速差值。結(jié)果證明光速在不同方向上都是相同的，由此動搖了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)，看到這里是不是感覺一頭霧水？這怎么就能動搖經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)了？別急，我們往大廈中看
? 在經(jīng)典物理學(xué)中，光是以波的形式存在，這一發(fā)現(xiàn)得歸功于1801年托馬斯楊的雙縫干涉實驗，這實驗想必大家都聽過，這實驗室如何證明了光以波的形式的呢，我們來看，按照一般的想法，當(dāng)光束照射于兩條相互平行的狹縫，則在探射屏應(yīng)該會觀察到兩個單縫圖樣。但實際在實驗中彈射屏上觀察到的卻是一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣
，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢，我們可以拿水波進行類比，當(dāng)水波通過兩條縫隙時，會在縫隙處又產(chǎn)生波紋，兩處縫隙產(chǎn)生的波紋會互相干擾在他們相位同步的地方波峰與波峰相互重疊，形成更高的波峰，在不同步的地方一個波的波峰會與另一個波的波谷相抵消，這樣一來兩個波互相影響打到探射屏上就會得到一系列的明暗條紋。
于是這結(jié)果似乎已經(jīng)回答了光的本質(zhì)問題，即光是一種波。既然光是一種波，人們便套用機械波的概念，一定有介質(zhì)在幫助光波傳播，于是科學(xué)家們便假想宇宙到處都存在著一種稱之為以太的物質(zhì)，而正是這種物質(zhì)在光的傳播中起到了介質(zhì)的作用。
? 好了，現(xiàn)在可以回到邁克爾遜和莫雷所做的實驗了，我們把他的實驗打個比方，甲坐著船由南到北行駛，乙坐著船由東向西行駛，船的馬力是一樣的，那船的速度一樣么？顯然光看這個還是不夠的，因為我們還得看水波的方向，順著水波方向的船測出來的速度明顯快于不順著水波方向的，這個例子中的船就是兩束光，船下面的水就是以太，也就是說，只有以太和地球相對靜止時，測出的速度才是相同的，否則兩個方向上所測出來的光速應(yīng)該是不一樣的，而以太與地球相對靜止的可能性可以由換一個時間測量來排除，因為地球是在不停自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的。然而邁克爾遜和莫雷探測不出任何速率上的差別，結(jié)果證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的，由此否認(rèn)了以太的存在，經(jīng)典物理學(xué)的理論大廈也由此開始動搖。
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