圖15.2.1　德高望重的開爾文勛爵

我們之前講到，牛頓力學(xué)標志著自然的數(shù)學(xué)化，而麥克斯韋的電磁學(xué)標志著這個力學(xué)世界的統(tǒng)一，熱、聲、光、電等各類現(xiàn)象都被“力學(xué)”所統(tǒng)攝。以至于到19世紀末，許多人相信物理學(xué)的大廈已經(jīng)基本“封頂”了，剩下的無非是一些修修補補的工作了。

在1900年的一次著名的演講中，據(jù)說當(dāng)時76歲高齡的開爾文勛爵（圖15.2.1） 感嘆：理論物理學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)沒有什么可發(fā)現(xiàn)的了，剩下的事情主要就是測量得更精確一些。相傳他還說過一句類似的話：“物理學(xué)的未來只能到小數(shù)點第6位之后去找了?！?/p>

這兩句話是否是開爾文勛爵本人所說是有爭議的，但這的確反映了當(dāng)時許多科學(xué)家對物理學(xué)現(xiàn)狀的理解。普朗克后來也回憶道：他當(dāng)年準備投身物理學(xué)時，他的老師勸他，物理學(xué)領(lǐng)域可供年輕人開拓的空間已經(jīng)很少了，獻身物理學(xué)不值得。

的確，在19世紀末完成的經(jīng)典力學(xué)體系看起來非常完善了，各種現(xiàn)象都被統(tǒng)一到由幾條簡潔的公式推演出來的力學(xué)體系之內(nèi)，而且這一體系又能夠提供驚人的精確性。當(dāng)然，尚未解決的問題還是有不少的，但人們一般只會認為這好比是一幅接近完成的拼圖上還缺了那么幾塊，早晚都能補上，暫時補不上也無關(guān)大局，有誰會想到為了填補一幅已經(jīng)拼得近乎完美的拼圖上的幾個小漏洞，就需要打亂整個的布局呢？

開爾文勛爵在1900年的演講中就提到了這幅拼圖上的兩個小漏洞，即“在熱與光的動力學(xué)理論上空的兩朵烏云”，第一朵是邁克爾遜（公元1852年—1931年） 的以太漂移實驗，第二朵是黑體輻射問題。最后驅(qū)散這兩朵烏云的恰好分別是相對論和量子力學(xué)。

除了這兩朵“烏云”之外，在19世紀末，還有一系列新發(fā)現(xiàn)動搖了物理學(xué)的基礎(chǔ)^[1]。例如：

1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線（遠超一般電磁輻射的波長極限）。

1896年貝克勒耳（公元1852年—1908年） 發(fā)現(xiàn)放射性現(xiàn)象（鈾礦石能夠在沒有曝光的照相底片上產(chǎn)生影響，后被居里夫人命名為“放射性”，并從礦石中提煉出釙和鐳）。

1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子（亦即發(fā)現(xiàn)電流通過真空容器時產(chǎn)生的陰極射線是比氫原子質(zhì)量小得多的粒子流）。

1898年盧瑟福發(fā)現(xiàn)α、β射線（到1911年，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出原子核式結(jié)構(gòu)模型）。

這些發(fā)現(xiàn)讓物理學(xué)開始探索原子內(nèi)部，也讓經(jīng)典力學(xué)剛剛確立不久的一些常識發(fā)生動搖，但更具顛覆性的還是那兩朵烏云。