為什么19世紀(jì)末世界誕生了如此多杰出的,其研究成果具有劃時代意義的物理學(xué)家?
19世紀(jì)末,20世紀(jì)初,隨著現(xiàn)代物理學(xué)的建立,出現(xiàn)了一批劃時代意義的物理學(xué)家。
物理大神1927年索爾維會議照片,人名在本文結(jié)尾。首先:現(xiàn)代物理學(xué)家們有全新的研究領(lǐng)域
19世紀(jì)末,相繼出現(xiàn)了X射線,放射性,和電子的發(fā)現(xiàn),這三大發(fā)現(xiàn)解開了近代物理學(xué)的大幕,人們的對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,進入到了原子尺度之內(nèi),對微觀粒子的研究建立了量子力學(xué)。從宏觀到微觀,充滿了全新的研究領(lǐng)域,到處都是未知的課題,很多年輕人直接站在了物理學(xué)研究的最前端,比如愛因斯坦,玻爾,德布羅意,海森堡,泡利等。導(dǎo)致物理學(xué)在20世紀(jì)初,出現(xiàn)了奇跡的突破,典型的例子就是在1905年,愛因斯坦完成了包括相對論和光量子在內(nèi)的6篇論文,愛因斯坦對時空的研究,建立了相對論,給經(jīng)典牛頓力學(xué)也帶來了極大的沖擊。
其次:全新研究方法和實驗手段
物理學(xué)是一門實驗科學(xué),每個物理發(fā)現(xiàn)都是要理論加實驗來驗證,實驗得到理論,理論指導(dǎo)實驗,在這段發(fā)展中,很多實驗物理學(xué)家,因為實驗驗證獲得的諾貝爾獎。
比如愛因斯坦光量子和光電效應(yīng)解釋提出后,很少有人贊同,密立根多年實驗,只是為了推翻愛因斯坦的理論,可是實驗結(jié)果反正證實了愛因斯坦的理論,又隨著康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),愛因斯坦對光子和光電效應(yīng)的研究得到認(rèn)可,愛因斯坦獲得諾貝爾獎,密立根,康普頓的實驗也獲得獲獎。
再比如德布羅意提出物質(zhì)的波粒二象性,實驗物理學(xué)家得到消息會馬上加以驗證,隨后,GP湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子波動性和戴維孫-革末實驗的驗證,物質(zhì)波理論獲獎,發(fā)現(xiàn)電子的實驗也斬獲諾獎。沒有得到實驗驗證的理論,都是無法被認(rèn)可的。
經(jīng)典物理學(xué)的黃金大廈
19世紀(jì)末,經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到了頂峰,經(jīng)典物理學(xué)是指以牛頓定律、熱力學(xué)和麥克斯韋電磁理論為核心的物理理論體系,在解釋宏觀現(xiàn)象方面取得了成功。這是以絕對時空觀(連續(xù)時空觀)為基礎(chǔ)的物理學(xué),其代表人物就是創(chuàng)建經(jīng)典力學(xué)的牛頓和電磁場理論的麥克斯韋。
當(dāng)時的物理學(xué)家都樂觀的表示物理學(xué)的基本大廈都建立好了,英國物理學(xué)家開爾文談到:
“在已經(jīng)基本建成的物理學(xué)大廈中,后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補工作就行了經(jīng)典物理學(xué)晴朗的天空的兩朵烏云催生現(xiàn)代物理
開爾文還提到:
但是,在物理學(xué)晴朗的天空的遠(yuǎn)處,還有兩朵小小的令人不安的烏云。一朵是熱輻射中的‘紫外災(zāi)難’,另一朵是邁克爾—莫雷干涉實驗的以太零結(jié)果。但是開爾文沒想到他的預(yù)言有神奇的效果,證實這經(jīng)典物理無法解釋的兩朵小小的烏云,徹底改變了經(jīng)典物理學(xué)。
這兩朵經(jīng)典物理學(xué)中烏云,直接導(dǎo)致了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱,相對論和量子力學(xué)的建立。
一朵是邁克爾遜—莫雷干涉的以太零結(jié)果,直接導(dǎo)致愛因斯坦提出狹義相對論
另一朵熱輻射紫外災(zāi)難,導(dǎo)致普朗克提出能量量子化,愛因斯坦提出光電效應(yīng)、玻爾的原子量子理論,德布羅意的物質(zhì)波理論,海森堡,薛定諤,狄拉克建立量子力學(xué)。
現(xiàn)代物理學(xué)大神輩出
物理是實驗科學(xué),一方面是提出理論的,一方面是用實驗來驗證的,沒有實驗驗證的理論是不完備的。
比如本文開始的這張物理大神索爾維會議照片中,就是理論物理學(xué)家和實驗物理學(xué)家的大合影。
前排,從左到右:歐文 朗繆爾;馬克思 普朗克;瑪麗 居里;亨德里克 洛倫茲;阿爾伯特 愛因斯坦;保羅 朗之萬;古耶;查爾斯 威爾遜;歐文 理查森。
中排,從左到右:彼得 得拜;馬丁 努森;威廉 勞倫斯 布拉格;亨德里克 安東尼 克雷默;保羅 狄拉克;阿瑟 康普頓;路易 德布羅意;馬克思 波恩;尼爾斯 波爾。
后排,從左到右:奧古斯特 皮卡爾特;亨里 奧特;保羅 埃倫 費斯特;愛德華 赫爾岑;頓德爾;埃爾溫 薛定諤;維夏 菲爾特;沃爾夫?qū)?泡利;沃納 海森堡;富勒;里昂 布里淵。
來膜拜物理大神吧,看看你能認(rèn)出那幾個?
量子實驗室,專注科學(xué)問題,歡迎評論和關(guān)注。
(1)全球的科技代表人物:
我是一個和平主義者,但是我覺得19世紀(jì)科技進步如此之快,誕生如此多的杰出科學(xué)家是因為戰(zhàn)爭需要。電腦-一個改變我們生活和工作的神器,設(shè)計之初主要是為了地方密碼;
核能-一個劃時代的能量來源,當(dāng)初研究的費用主要來自軍方,把質(zhì)能方程理論變成現(xiàn)實的原因是需要制造大殺傷性武器
還有很多例子,戰(zhàn)爭的需要使得科技的進步,科技的進步得益于杰出科學(xué)家的誕生,杰出科學(xué)家也需要伯樂,而戰(zhàn)爭使得國家成為了他們最好的伯樂,大批的研究經(jīng)費。
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