1899年最后一天的午夜，孤獨(dú)的時(shí)鐘傳來報(bào)時(shí)的聲音，從此刻開始，人類邁入了歷史上變革空前劇烈的世紀(jì)。在遙遠(yuǎn)的東方，大清帝國的統(tǒng)治正搖搖欲墜。古老的中國正在痛苦的尋找變法圖強(qiáng)的道路，政治思想正在進(jìn)行著激烈地碰撞。此時(shí)在繁華的西方世界，普朗克已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了我們的世界已經(jīng)不再連續(xù)。這種量子化的思想即將摧毀舊有的物理觀念，從此為人類的世界觀打開一條新的大道。
? ? ? ? 如同開爾文勛爵的演講詞，20世紀(jì)初，物理學(xué)上空的第二朵烏云，即關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上發(fā)現(xiàn)的能量均分定則在氣體比熱以及熱輻射能譜理論出現(xiàn)的紫外災(zāi)難，開始漸漸積蓄著摧毀舊有體系的力量：1900年，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質(zhì)交換能量是以間斷的形式（能量子）實(shí)現(xiàn)的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數(shù)稱為普朗克常數(shù)，從而得出普朗克公式，正確地給出了黑體輻射能量分布。在此之前，能量均分定理指出黑體輻射在紫外區(qū)域會趨于無窮大，而這一理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)極為不符。在1901年普朗克的著作《熱輻射理論》中，普朗克也難以接受將電磁波量子化的思想。而最終將電磁波量子化的偉大人物，正是日后蜚聲全球的阿爾伯特·愛因斯坦。
? ? ? ? 1905年，愛因斯坦真正從理論上解釋了光量子理論。遠(yuǎn)在1887年，赫茲在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)光照在兩個(gè)帶電球之間時(shí)它們之間的電流會變大。雖然這個(gè)及其微弱的光亮對赫茲的實(shí)驗(yàn)報(bào)告沒有影響，但赫茲還是將它記錄了下來。匆匆離開人世的赫茲不會想到，就在20年后，他一個(gè)細(xì)心的發(fā)現(xiàn)將為光電效應(yīng)提供有利的證據(jù)，繼而為人類的彩色照相機(jī)的發(fā)明打開了大門。
? ? ? ? 光量子理論突破了人類認(rèn)識光的常識：它表明電磁波不再連續(xù)，而是由帶有一份份量子化的能量的光子組成的。在此基礎(chǔ)上，愛因斯坦又提出了固體震動能量量子化的理論。1921年，愛因斯坦因?yàn)榻⒘斯饬孔永碚摱@得諾貝爾物理學(xué)獎。
? ? ? ? ? 在原子結(jié)構(gòu)理論的建立上，1898年，JJ湯姆孫提出了“棗糕模型”：原子是一個(gè)帶正電荷的球，電子鑲嵌在里面，原子好似一塊“葡萄干布丁”，故名“棗糕模型”。
? ? ? ? ? 1911年，盧瑟福提出了行星模型。它如圖今天我們看到的大部分原子雕塑那樣，原子的大部分體積是空的，并且其大部分質(zhì)量集中在原子核，電子按照一定軌道圍繞著一個(gè)帶正電荷的很小的原子核運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)模型無疑在美學(xué)上是漂亮的，但是，它無法解決原子光譜的不連續(xù)等諸多問題。但是今天，因?yàn)樾行悄Ｐ鸵子诮邮芎退利惖脑蚨淮蟊姀V泛了解。
? ? ? ? 1913年，為了解釋氫原子線狀光譜這一事實(shí)，玻爾在行星模型的基礎(chǔ)上提出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型：電子在固定的軌道運(yùn)動，且軌道是量子化的，電子只能從一個(gè)軌道躍遷到其他軌道，在躍遷的同時(shí)，原子便釋放或吸收相應(yīng)的能量。
? ? ? 但波爾的理論不能很好的解釋其它原子的光譜，于是在20年代，一批物理學(xué)家基于偉大的德國物理學(xué)家海森堡的測不準(zhǔn)原理（即你不可能同時(shí)準(zhǔn)確知道一個(gè)粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大于或等于普朗克常數(shù)（Planck constant）除于4π（ΔxΔp≥h/4π））提出了電子云模型。電子云模型不再以軌道描述微觀粒子的運(yùn)行規(guī)律，而是以電子在某一位置出現(xiàn)的概率。而其中的核心方程式，則是薛定諤在1926年提出的薛定諤方程。
? ? ? ? 而在人類認(rèn)識到物質(zhì)同時(shí)具有波粒二象性之后，為了解釋經(jīng)典物理體系下無法解釋的現(xiàn)象，法國物理學(xué)家德布羅意于1923年提出了物質(zhì)波這一概念。認(rèn)為一切微觀粒子均伴隨著一個(gè)波，這就是所謂的德布羅意波。
? ? ? ? 在微觀領(lǐng)域，量子力學(xué)已經(jīng)幾乎可以完美地解釋實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象。但是，物理學(xué)上空的第一朵烏云依然壓在一位瑞士專利局小職員的心上。經(jīng)過多年的思考，1905年，這個(gè)名叫阿爾伯特·愛因斯坦提出了震驚世界的狹義相對論。它幾乎完美地解釋了牛頓心中的困惑：引力的本質(zhì)是什么？他也完美地解釋了水星繞太陽的軌道和牛頓引力方程差異的原因。
? ? ? ? 1905年，愛因斯坦發(fā)表了5篇論文，覆蓋了3個(gè)不同的領(lǐng)域：光電效應(yīng)、布朗運(yùn)動和狹義相對論。它徹底地改變了物理學(xué)的前進(jìn)方向，完成了該領(lǐng)域的奠基。而因?yàn)閻垡蛩固乖?905年對物理學(xué)的偉大貢獻(xiàn)，2005年1月13日，在巴黎召開的國際物理年發(fā)起會議上，國際物理年在全球正式啟動。會議宣告2005年為國際物理年，旨在紀(jì)念愛因斯坦為科學(xué)的進(jìn)步和人類的發(fā)展所做成的偉大貢獻(xiàn)。
? ? ? ? 狹義相對論解釋了引力場形成的原因，提出了物質(zhì)的質(zhì)量方程式。狹義相對論深化了牛頓所奠定的牛頓力學(xué)，深化了牛頓所提出的時(shí)空觀，從而影響到當(dāng)代物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。人們公允地認(rèn)為這是物理學(xué)領(lǐng)域里的大突破，亦即由宏觀低速運(yùn)動領(lǐng)域進(jìn)入到宏觀高速領(lǐng)域的突破。這一突破的重要后果之一，是愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量能量等價(jià)的公式，E=mc2，并為人類利用原子能指出了方向，也為人類今天最大的威脅埋下了伏筆。
? ? ? ? 由于狹義相對論的適用范圍只有慣性參考系，它的時(shí)空背景是平直的四維時(shí)空。1916年，偉大的愛因斯坦提出了適用范圍更廣的廣義相對論，此時(shí)它的適用范圍已經(jīng)擴(kuò)大包括非慣性系在內(nèi)的一切參考系。它完美地解釋了物質(zhì)引力相互作用的規(guī)律，它預(yù)言了黑洞和引力波的存在。頗具意味的是，剛好在100年后，美國激光干涉引力波觀測臺LIGO宣布成功探測到第一例雙中子星引力波，這是人類首次窺見到引力波源頭的奧秘。從此，人類不再僅僅依靠電磁波來探索宇宙，引力波的發(fā)現(xiàn)，不僅為人類探索宇宙打開了另外一扇窗，而時(shí)間上的巧合，不由得讓人浮想聯(lián)翩……
? ? ? ? 相對論，量子力學(xué)。這兩大支柱撐起了現(xiàn)代物理學(xué)的天空。它們驚人的精確性和廣泛性使無數(shù)物理學(xué)家瞠目結(jié)舌，拜倒于它們的石榴裙下。在這兩大支柱被提出之后，理論物理學(xué)家將物質(zhì)世界的基本力歸結(jié)于強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用和引力相互作用。但是，引力在量子化中的困難和它數(shù)量級的極度微小使它難以歸入該體系。愛因斯坦在1923年的諾貝爾得獎感言中說：“我欲探索一個(gè)統(tǒng)整理論的理智思維，是無法滿足于存在有兩個(gè)本質(zhì)彼此完全獨(dú)立的領(lǐng)域之假設(shè)。”。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 這位老人癡迷于物理學(xué)的“大一統(tǒng)”的美麗當(dāng)中，他想建立一個(gè)完美而又廣泛的理論如圖當(dāng)年牛頓爵士建立的經(jīng)典力學(xué)體系。他為此幾乎和當(dāng)時(shí)理論物理學(xué)研究的主流背道而馳，把人生最后的30年都貢獻(xiàn)給自己一生的信仰。每隔幾年都傳出他即將完成這個(gè)偉大的大一統(tǒng)方程式的消息，但最終被證明那只是空穴來風(fēng)。他煢煢孑立，形影相吊，卻最后不得不在這個(gè)無數(shù)理論物理學(xué)家的信仰面前低下了他那高貴的頭顱。但他的基本思想依然鼓勵著后來的理論物理學(xué)家為大一統(tǒng)的信仰而奮斗。在愛因斯坦去世20年后，一個(gè)研究生無意間在書堆中找出的歐拉方程，或許會完成物理學(xué)史上最偉大的統(tǒng)一。在那個(gè)風(fēng)雨交加的雨夜，電閃雷鳴，上帝似乎在阻止一位正在黑板前奮筆疾書的物理學(xué)家。他筆下的方程式，或許將提供這個(gè)信仰最好的解決方式……
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