장2 1장 황금시대

하나 우리의 이야기는 1887년 독일에서 시작됩니다.라인강 유역에 위치한 카를스루에는 중앙에 유명한 18세기 궁전이 있는 아름다운 도시입니다.울창한 숲과 따뜻한 기후로 인해 이 작은 마을은 유럽의 관광 명소가 되었습니다.그러나 이러한 유쾌한 풍경은 하인리히를 산만하게 만들지 않는 것 같습니다.루돌프.Heinrich Rudolf Hertz의 관심: 지금 그는 칼스루에 대학의 실험실에서 자신의 장비를 만지작거리고 있습니다.그 당시 헤르츠는 겨우 서른 살이었고, 아마도 자신이 과학사에서 그의 스승인 헤르만 폰 헬름홀츠만큼 유명해질 것이라고는 생각하지 못했을 것이고, 칼만큼 유명해질 것이라고는 생각하지 못했을 것이다. .벤츠(Carl Benz)도 이 작은 마을의 자랑거리가 되었습니다.이제 그의 마음은 그의 장치에 완전히 몰두하고 있습니다.

Hertz의 장치는 오늘날의 관점에서 볼 때 매우 단순합니다. 주요 부분은 전기 스파크 발생기이며 두 개의 작은 구리 볼이 축전기로 촘촘하게 배치되어 있습니다.Hertz는 서로 마주보고 있는 두 개의 구리 공을 뚫어져라 쳐다본 다음 회로 스위치를 닫았습니다.갑자기 이 간단한 시스템에서 전기의 마법이 펼쳐지기 시작했습니다. 눈에 보이지 않는 전류가 장치의 유도 코일을 통과하여 구리 볼 축전기를 충전하기 시작했습니다.헤르츠는 차갑게 자신의 기기를 바라보며 마음 속으로 두 단계의 축전기 전압이 계속해서 상승하는 상황을 상상했다.오랫동안 전기 분야에서 공부한 Hertz는 전압이 상승하면 두 개의 작은 공 사이의 공기가 곧 무너지고 전체 시스템이 무너질 것이라는 것을 알고 자신의 지식에 대한 완전한 확신을 가지고 있습니다. 고주파 발진 회로(LC 회로)를 형성하지만 그가 지금 관찰하고자 하는 것은 이것이 아니다.

아니나 다를까 잠시 후 약간의 스냅과 함께 두 개의 구리 공 사이에서 아름다운 파란색 전기 스파크 다발이 폭발했고 전체 시스템이 완전한 루프를 형성했으며 작은 전류 빔이 계속해서 공중을 날았습니다. 희미한 형광등이 피었습니다. 오히려 헤르츠는 더욱 초조해지며 전기 스파크의 줄과 전기 스파크 옆의 공기를 바라보며 마음 속으로 한 장면을 상상했다.그는 이 장치가 어떻게 스파크 단락을 일으키는지 보고 싶지 않았습니다. 그의 실험의 목적은 그 미묘한 전자기파의 존재를 증명하는 것이었습니다.그것은 어떤 것입니까? 볼 수도 만질 수도 없습니다. 그때까지 아무도 그 존재를 보거나 확인하지 못했습니다.그러나 헤르츠는 맥스웰 이론의 예측이었기 때문에 그 존재를 굳게 믿었다.그리고 맥스웰의 이론, 오, 기적처럼 수학적으로 완벽하다!마치 신의 손으로 쓴 시 같았다.그러한 이론이 틀렸다고 상상하기는 어렵습니다.Hertz는 숨을 고르고 다시 미소를 지었습니다. 이론이 아무리 완벽하더라도 결국 실험으로 검증해야 합니다.그는 거기 서서 한동안 그것을 바라보았고, 마음 속으로 몇 번이고 생각한 끝에 마침내 그의 실험이 옳았다는 것을 확인했습니다. 맥스웰이 옳다면 두 개의 구리 공 사이에 진동하는 전기장이 생성되어야 하고 동시에 외부 전기장이 생성되어야 합니다 전파된 전자기파.헤르츠는 고개를 돌렸다 실험실 반대편에는 열린 구리 고리가 있었고 각 구멍에는 작은 구리 공이 박혀 있었다.그것이 전자기파의 수신부인데, 맥스웰의 전자기파가 정말 존재한다면 이 방을 통과하여 수신부에 진동 기전력을 유도하여 수신부 개구부에서 전기 스파크를 여기시킬 것입니다. 오다.

실험실은 조용했고 Hertz는 우주를 이동하는 보이지 않는 전자파를 눈으로 본 것처럼 움직이지 않고 서 있었습니다.구리 링 리시버가 갑자기 조금 이상해 보였고 Hertz는 비명을 지르지 않을 수 없었고 구리 링 앞에 코를 대고 두 개의 구리 볼 사이에 희미한 불꽃이 공중에 떠있는 것을 분명히 보았습니다. 꺼질 것 같은.Hertz는 재빨리 창문으로 달려가 모든 커튼을 닫았고 이제 더 명확해졌습니다: 하늘색 전기 꽃이 구리 링의 틈에서 끊임없이 피어나지만 전체 구리 링은 연결되지도 연결되지도 않은 격리된 시스템입니다. 배터리도 에너지원이 없습니다.Hertz는 1분 동안 그것을 응시했고 그의 눈에는 그 푸른 불꽃이 너무 아름다워 보였습니다.마침내 그는 눈을 비비고 허리를 곧게 폈습니다. 이제 의심할 필요가 없습니다. 전자기파가 실제로 공간에 존재하고 수신기에서 전기 스파크를 자극하는 것입니다.그는 8년 전 베를린의 프로이센 과학아카데미에서 제안한 문제를 이겨 성공적으로 해결함과 동시에 맥스웰의 이론도 이겼고 마침내 물리학의 새로운 정점인 전자기 이론이 확립되었습니다.위대한 마이클 패러데이가 기초를 놓았고, 위대한 맥스웰이 본체를 세웠으며, 오늘날 그의 위대한 헤르츠가 건물을 덮고 있습니다.

Hertz는 조심스럽게 수용체를 다른 위치로 옮겼고 전자기파는 이론에서 예측한 대로 정확하게 작동했습니다.실험 데이터에 따르면 Hertz는 전자기파의 파장을 구하고 이를 회로의 발진 주파수와 곱하면 전자기파의 진행 속도를 계산할 수 있습니다.이 값은 정확히 300,000km/s 또는 빛의 속도와 같습니다.맥스웰의 놀라운 예측이 확인되었습니다: 전자기파가 전혀 신비하지 않다는 것이 밝혀졌습니다.우리가 일반적으로 보는 빛은 일종의 전자기파이지만 그 주파수는 특정 범위로 제한되어 있어 볼 수 있습니다. 모든 의미에서 이것은 놀라운 발견입니다.고대의 광학은 마침내 떠오르는 전자기학에 완전히 포함될 수 있으며, 빛이 일종의 전자기파라는 주장은 마침내 빛의 본질에 대한 오랜 논쟁의 문제에 대해 겉보기에 반박할 수 없는 결론을 이끌어 냈습니다. 이 길고 화려한 전투).전자기파의 반사, 회절, 간섭 실험을 빠르게 진행했고, 이러한 실험을 통해 전자기파와 광파의 일관성을 더욱 확인했는데, 이는 의심할 여지 없이 전자기 이론의 위대한 업적입니다.

헤르츠의 이름은 마침내 과학사 명예의 전당에 화려하게 새겨질 수 있었지만 순수하고 진지한 과학자로서 헤르츠는 자신의 발견에 담긴 거대한 상업적 의미를 생각하지 않았습니다.카를스루에 대학의 연구실에서 그는 자연의 궁극적인 신비에 어떻게 접근할 것인가에 대해서만 생각했으며 그의 실험이 어떤 혁명을 가져올지 전혀 예상하지 못했습니다.Hertz는 젊은 나이에 세상을 떠났고, 37세 이전에 그가 반했던 세상을 떠났습니다.그러나 그해 롬바르디아에서 휴가를 보내던 20세의 이탈리아 청년이 전자파에 관한 논문을 읽었고, 2년 후 이 청년은 대중 앞에서 무선 통신 공연을 했으며, 곧 그의 회사가 설립되어 특허증.Hertz가 사망한 지 7년 후인 1901년에는 무선 전신이 대서양을 건너 두 장소 간의 즉각적인 통신을 실현할 수 있었습니다.이탈리아에서 온 이 청년은 굴리엘모입니다.마르코니(Guglielmo Marconi), 러시아의 알렉산드르 포포프(Aleksandr Popov)도 무선통신 분야에서 같은 공헌을 했다.그들은 혁명의 폭풍을 일으켰고 인류 전체를 완전히 새로운 정보화 시대로 이끌었습니다.그 뒤에 지식이 있다면 Hertz가 어떻게 느낄지 모르겠습니다.

그래도 Hertz는 그냥 웃어 넘길 것 같습니다.그는 진리 추구를 삶의 가장 큰 가치로 여기는 순수한 과학자다.전자파의 상업적인 가능성을 생각해도 굳이 실천에 옮기지 않을 것 같죠?아름다운 숲과 호수 사이를 거닐며 궁극의 자연의 신비에 대해 생각하고, 가을에 낙엽이 지고 있는 캠퍼스에서 학생들과 학문적 문제에 대해 토론하는 것이 그의 실생활인지도 모른다.오늘날 그의 이름은 물리량인 주파수의 단위가 되어 모든 사람들에게 끊임없이 언급되고 있지만, 여전히 우리가 그의 평화를 방해한다고 생각하는 것은 아닐까? 둘 지난번에 우리는 1887년 헤르츠의 실험으로 전자기파의 존재를 확인했고, 또한 빛이 실제로 전자기파의 한 종류이며 둘 다 동일한 파동 특성을 가지고 있음을 확인했습니다.이것으로 빛의 본질에 대한 돌이킬 수 없는 논쟁처럼 보이는 것이 종지부를 찍게 됩니다.

그렇긴 해도 우리의 이야기는 먼저 시간과 공간을 가로지르는 빛에 대한 전쟁으로 돌아가서 되돌아봐야 합니다.이것은 아마도 물리학 역사상 가장 길고 격렬한 논쟁일 것입니다.그것은 현대 물리학의 거의 모든 발전 과정을 거치며 역사에 지울 수 없는 흔적을 남겼습니다. 빛은 누구나 가장 많이 보는 것입니다(여기서 가장 많이 보고 활용하는 것도 나쁘지 않습니다).고대부터 이 우주에서 가장 원시적인 것 중 하나로 당연하게 여겨져 왔습니다.고대 신화에서는 종종 혼돈과 어둠을 가르는 밝은 빛이 나타나 세상이 돌기 시작합니다.사람들의 마음 속에서 빛은 항상 생명, 활력, 희망을 나타냅니다.성경에서 하나님이 세상을 창조하실 때 가장 먼저 창조하시고자 하시는 것은 이 우주에서 그 고유한 위치를 나타내는 빛입니다.

그러나 정확히 빛이란 무엇입니까?아니면 전혀 문제입니까? 고대인들은 빛을 실체로 보지 않았고, 빛과 어둠은 환경의 차이일 뿐이라고 생각했습니다.과학자들이 조명 문제에 세심한 주의를 기울이기 시작한 것은 고대 그리스에서만이었습니다.한 가지는 확실합니다. 우리는 빛이 사물에 미치는 영향 때문에 사물을 볼 수 있습니다.그런 다음 빛은 우리의 눈에서 발산되는 어떤 것이며 그것이 무언가에 도달하면 우리는 그것을 본다고 가정했습니다.예를 들어, 엠페도클레스(Empedocles)는 세계가 물, 불, 공기, 흙의 네 가지 요소로 구성되어 있다고 믿었고, 인간의 눈은 여신 아프로디테(Aphrodite)에 의해 빛나고, 불의 요소(즉, 빛. 고대에는 빛과 불을 구분하지 않는 경우가 많았습니다.) 사람의 눈에서 뿜어져 나와 물체에 도달하면 사물을 볼 수 있었습니다.

그러나 이 설명이 충분하지 않다는 것은 분명합니다.눈을 뜨면 볼 수 있지만 눈을 감으면 볼 수 없는 이유는 설명할 수 있지만 어두운 곳에서는 눈을 뜨고도 볼 수 없는 이유를 설명할 수는 없습니다.이 어려움을 해결하기 위해 훨씬 더 복잡한 가정이 도입되었습니다.예를 들어, 눈, 보이는 대상 및 광원에서 각각 오는 세 가지 다른 종류의 빛이 있으며 시각은 세 가지 결합된 작용의 결과라고 믿어집니다. 이 가정은 의심할 여지 없이 너무 복잡합니다.로마 시대에 위대한 학자 루크레티우스는 그의 불멸의 저서 "사물의 본성에 관하여"에서 빛은 광원에서 직접 사람의 눈에 도달한다고 제안했지만 그의 관점은 사람들에게 받아들여진 적이 없습니다.빛 이미징에 대한 정확한 이해는 서기 1000년경 페르시아 과학자 Al에 의해 실현되었습니다.Al-Haytham은 다음과 같이 제안했습니다. 우리가 물체를 볼 수 있는 이유는 물체에서 우리 눈으로 반사되는 빛의 결과일 뿐이라는 것이 밝혀졌습니다.그는 이 점을 증명하기 위해 많은 증거를 제시했는데, 그 중 가장 강력한 것은 작은 구멍 이미징 실험인데, 빛이 작은 구멍을 통과하여 반전된 이미지가 되는 것을 보면 이 진술의 정확성에 의심의 여지가 없습니다. . .

사람들은 또한 아주 일찍 빛의 일부 특성을 연구하기 시작했습니다.빛은 항상 직선으로 움직인다는 가정을 바탕으로 Euclid는 그의 저서 Catoptrica에서 빛의 반사를 연구했습니다.프톨레마이오스, 하산, 요하네스 케플러는 모두 빛의 굴절을 연구했고, 네덜란드의 물리학자 W. 스넬은 162년에 그들의 연구를 토대로 1년 만에 빛의 굴절 법칙을 요약했다.결국 빛의 다양한 속성은 아마추어 수학의 제왕으로 알려진 피에르 드 페르마(Pierre de Fermat)의 간단한 법칙, 즉 빛은 항상 최단 경로를 따른다는 간단한 법칙에 귀속되었습니다.광학은 마침내 물리적인 주제로 공식적으로 자리 잡았습니다. 그러나 사람들이 빛의 다양한 행동에 익숙해질 때 여전히 해결되지 않은 가장 기본적인 문제가 있습니다. 즉, 본질적으로 빛이란 무엇입니까?이 질문은 대답하기가 그리 어렵지 않은 것 같지만 사람들은 아마도 이 질문에 대한 탐구가 그렇게 오랜 시간이 걸리고 이 탐구 과정이 물리학에 그토록 심오하고 중대한 영향을 미칠 것이라고는 상상하지 못했을 것입니다. 그 의미는 그 당시에는 누구도 상상할 수 없었습니다. 고대 그리스 사람들은 항상 빛을 매우 미세한 입자의 흐름으로 간주하는 경향이 있었습니다. 즉, 빛은 매우 작은 가벼운 원자로 구성되었습니다.한편으로 이러한 관점은 당시 유행하던 원소론과 매우 일치하며, 다른 한편으로 당시 사람들은 입자 외에 다른 형태의 물질에 대해 잘 알지 못했습니다.우리는 이 이론을 빛의 입자 이론이라고 부릅니다.직관적으로 입자 이론은 매우 타당합니다.우선 빛이 항상 직선으로 이동하는 이유, 엄격하고 고전적으로 반사되는 이유, 굴절까지도 다른 매질을 흐르는 입자에 의해 발생할 수 있음을 설명할 수 있습니다. 설명된다.그러나 입자 이론은 또한 몇 가지 명백한 어려움을 가지고 있습니다. 예를 들어 두 개의 광선이 서로 충돌할 때 서로 튕겨지지 않는 이유를 사람들이 설명하기 어려웠고 사람들이 어디에서 알 수 없는지 또한 알 수 없었습니다. 이 작은 빛 입자는 빛을 비추기 전에 숨어 있었습니다.예, 그 수가 무한히 많을 수 있습니까? 암흑기가 지나간 후 ​​사람들은 자연 세계를 더 잘 이해하게 되었습니다.변동 현상은 깊이 이해되고 연구되었으며 소리가 일종의 변동이라는 인식이 점차 사람들에게 받아 들여졌습니다.사람들은 궁금해하기 시작했습니다. 소리는 일종의 파동인데 왜 빛도 파동이 될 수 없습니까?17세기 초, Des Cartes는 담화의 세 가지 부록 중 하나인 Refractive Optics에서 처음으로 가능성을 제안했습니다. 빛은 매질을 이동하는 압력입니다.얼마 지나지 않아 이탈리아의 수학과 교수인 프란체스코 마리아 그리말디(Francesco Maria Grimaldi)는 어두운 방에서 두 개의 작은 구멍에 빛을 통과시켜 스크린에 비추는 실험을 했습니다. 어두운 줄무늬.그리말디는 즉시 물파의 회절(중학교 물리학의 삽화에서 보셨을 것입니다)을 생각했기 때문에 빛이 가장 초기의 광파 이론인 물파와 유사한 파동일 수 있다고 제안했습니다. 파동 이론은 빛이 물질 입자가 아니라 매질의 진동에 의해 생성된 파동이라고 주장합니다.우리가 물결을 상상한다면 그것은 실제 전달이 아니라 도중에 수면이 진동한 결과이다.빛의 변동은 투영의 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬를 설명하기 쉽고 광선이 서로 간섭하지 않고 서로 통과할 수 있다는 것도 설명하기 쉽습니다.직선 전파 및 반사 문제와 관련하여 사람들은 빛의 파장이 매우 짧고 대부분의 경우 빛의 동작이 여전히 고전 입자의 동작과 동일하다는 것을 빨리 깨달았습니다.회절 실험은 이 점을 더욱 증명합니다.그러나 요동 이론에는 기본적인 어려움이 있습니다. 즉, 어떤 요동이든 진공 상태에서는 전달될 수 없는 소리와 같은 전달 매체가 필요합니다.반면 빛은 매질 없이 마음대로 앞으로 나아가는 듯하다.간단한 예를 들자면 별빛은 거의 빈 공간을 통해 지구에 올 수 있는데, 이는 분명히 변동에 매우 불리합니다.그러나 파동 이론은 이 문제를 교묘하게 제거합니다: 그것은 빛의 전파를 실현하기 위해 눈에 보이지 않고 만질 수 없는 매체를 가정합니다. 이 매체에는 Aether라는 매우 크고 인상적인 이름이 있습니다. 그런 멋진 분위기 속에서 빛의 요동 이론이 역사의 무대에 올랐습니다.곧 보게 되겠지만, 이 새로운 세력은 Moxie의 이전 적이었던 것으로 보이며, Moxie와 수백 년에 걸친 전쟁을 시작할 운명입니다.두 사람의 운명은 항상 서로 얽혀 있었고, 서로가 없으면 둘 다 아직 완전하다고 말할 수 없습니다.결국 상대를 위해 존재할 뿐이었다.초반 예고부터 두 번의 우여곡절을 거치며 눈부신 절정을 이룬 이 멋진 드라마.그리고 마지막에 펼쳐지는 멋진 엔딩은 그들의 대화가 만날 수는 있어도 구할 수 없는 운명에 가깝다는 것을 믿게 만든다.17세기 중반, 과학이 시작되기 전 마지막 어둠이었고, 이 두 개의 작은 불꽃이 맹렬한 불길을 일으킬 것이라고 아무도 예상하지 못했습니다. 저녁 식사 후 잡담: Aether에 대해 이야기하십시오. 위에서 본 것처럼 에테르는 원래 광파의 매개체로 여겨졌습니다.그러나 에테르라는 단어의 기원은 일찍이 고대 그리스에서였습니다. 아리스토텔레스는 "On the Sky"라는 책에서 천체에 대한 자신의 이해를 설명했습니다.그는 태양, 달, 별이 지구 주위를 돈다고 믿었지만, 그것들의 구성은 지상의 물, 불, 공기, 땅의 네 가지 요소와 달랐습니다.하늘의 것들은 완벽해야 하며, 아리스토텔레스가 다섯 번째 요소 에테르(그리스어로 αηθηρ)라고 부르는 더 순수한 요소로만 구성될 수 있습니다.이 개념이 과학에 차용된 이후 역사에서 에테르의 위상은 상당히 미묘하다고 할 수 있는데 한편으로는 전체 물리학의 기초가 될 정도로 중요한 역할을 했고, 다른 한편으로는 그 영광이 없어지자 조롱거리가 되기도 했습니다.본의 아니게 발버둥을 치고, 모습을 바꾸고, 스스로에게 새로운 의미를 부여했지만, 결국 버림받는 운명에서 헤어나지 못하고 한동안 사이비의 별칭이 되기까지 했다.그러나 어쨌든 에테르의 개념은 과학사에서 여전히 자리를 잡고 있으며, 에테르가 대표했던 광매체와 절대적 준거체계는 무대에서 물러났지만 오늘날까지 그 황금시대에 대한 향수를 불러일으키고 있다. .노랗게 물든 사진처럼 귀족의 영광스러운 과거를 기록하고 있다.오늘날 Aether는 네트워크 통신 프로토콜(Ethernet)을 명명하는 또 다른 개념으로 사용되고 있습니다. 에테르에 모자를 벗습니다. 삼 지난 시간에 언급했듯이 빛이 무엇인가에 대한 질문에 대해 17세기 중반에는 입자론과 파동론이라는 두 가지 가능한 가설이 있었습니다. 그러나 처음에는 양측의 군대가 매우 약했습니다.티끌 이론은 오랜 역사를 가지고 있지만 그 힘은 매우 제한적입니다.빛의 선형 전파 문제와 반사 및 굴절 문제는 원래 전통적인 영역이었지만 군대가 요동 측면에서 자체 이론을 개발한 후 이 두 전장에서 입자와 빠르게 동등해졌습니다.파동이론의 새로운 이론으로서 그리말디의 광회절 실험은 그 운을 위한 최대의 마법무기이지만 무거운 짐을 끌고 있다. 시간이 흐르면서 변동하는 군대에 부담이 되었습니다. 처음에는 두 세력 사이에 무력 충돌이 없었습니다.Descartes의 Discourse on Method에서 그들은 모두가 검토할 수 있도록 여전히 침착하게 함께 서 있습니다.최초의 마이크로파 전쟁 발발로 이어진 퓨즈는 1663년 로버트 보일(Robert Boyle)이 제시한 이론이었습니다.그는 우리가 보는 다양한 색이 물체 자체의 속성이 아니라 빛이 물체에 미치는 영향이라고 믿는다.논쟁 자체는 입자 변동과 관련이 없지만 색상의 속성에 대한 열띤 논쟁을 불러일으켰습니다. 그리말디의 눈에는 색의 차이가 광파의 주파수 차이로 인해 발생합니다.그의 실험은 Robert Hooke의 관심을 불러일으켰습니다.Hooke는 원래 Boyle의 실험 조교였으며 당시 왕립 학회 회원이었으며 실험 관리자로도 활동했습니다.그는 그리말디의 작업을 반복하면서 비눗방울에 반사되는 빛의 색과 얇은 운모판을 통과하는 빛의 광채를 주의 깊게 관찰했다.그의 판단에 따르면 빛은 일종의 빠른 펄스임에 틀림없으므로 그는 1665년에 출판된 Micrographia에서 파동 이론을 명시적으로 지지했습니다. "현미경"이라는 책은 Hooke가 세계적인 학문적 명성을 빠르게 얻었고, 이 장군의 추가로 인해 잠시 동안 파동 이론이 우위를 차지하는 것처럼 보였습니다. 그러나 그것이 우연의 일치인지, 비밀리에 짜여진 것인지, 겉으로 보기에는 무관해 보이는 사건이 전체 전투 상황의 전개를 바꾸어 놓았다. 1672년, 아이작이라는 남자.뉴턴의 젊은이들은 "A New Theory of Light and Color"라는 제목의 논문을 왕립 학회 검토 위원회에 제출했습니다.당시 뉴턴은 30세였고 왕립학회 회원으로 막 선출된 참이었다.뉴턴이 최초로 발표한 공식 과학 논문으로 뉴턴의 가장 유명한 실험 중 하나인 빛의 분산 실험에 대한 내용입니다.실험 장면은 일부 과학 서적에서 매우 인상적으로 표현됩니다. Newton은 견딜 수 없을 정도로 더운 여름에 두꺼운 가발을 쓰고 오두막에 머물 렀습니다.사방의 창문은 모두 닫혀 있었고 방 안은 답답하고 덥고 칠흑같이 캄캄했고 특별히 마련된 작은 구멍에서 밝은 빛이 새어나오고 있었다.몸에 흐르는 땀에도 불구하고 뉴턴은 온 정신을 다해 방을 오르내리며 손에 든 프리즘을 작은 구멍에 수시로 집어넣었다.프리즘을 삽입할 때마다 원래의 흰색 빛은 사라지고 방의 벽에는 긴 색의 광대역이 반사되었습니다. 색은 빨간색에서 보라색까지 다양했습니다.이 실험을 통해 Newton은 백색광이 다채로운 빛의 혼합이라는 결론에 도달했습니다. 그러나 이 논문에서 뉴턴은 빛의 재결합과 분해를 서로 다른 색 입자의 혼합과 분리에 비유했습니다.당시 상원의원이었던 훅과 보일은 이 견해를 맹렬히 공격했다.Hooke는 Newton의 논문(즉, 색의 합성)의 올바른 부분이 그의 1665년 아이디어에서 도용된 반면 Newton의 원래 입자 이론은 언급할 가치가 없다고 주장했습니다.분노한 뉴턴은 즉시 논문을 철회하고 더 이상 연구 결과를 발표하지 않겠다고 화를 내며 선언했습니다. 사실 그 이전에 뉴턴의 관점은 여전히 ​​입자와 요동 사이에서 동요하고 있었고 요동 이론을 완전히 부정하지는 않았습니다.Hooke가 1665년에 자신의 견해를 발표했을 때 Newton은 케임브리지의 Trinity College를 막 졸업했으며 아마도 여전히 사과나무 앞에서 중력 문제에 대해 생각하고 있었을 것입니다.그러나 이 사건 이후 뉴턴은 입자론을 압도적으로 지지하기 시작했다.이것이 복수 심리 때문인지 과학 정신 때문인지 오늘날에는 알 수 없으며 두 가지 측면 모두에 요인이 있을 것이다.그러나 뉴턴의 성격은 인색하고 계산적인 것으로 알려져 있으며, 이는 미적분학의 발명에 대한 그와 라이프니츠 사이의 논쟁에서도 볼 수 있습니다. 그러나 한편으로는 Hooke의 명성 때문에, 다른 한편으로는 Newton의 관심이 운동학과 역학으로 더 많이 옮겨졌기 때문에 Newton은 여전히 ​​입자 이론을 공식적이고 종합적으로 입증하지 못했습니다(여러 논문에서 Hu Ke를 반박했을 뿐임). ).이때 Volatile Front는 현대화 과정을 시작하고 이론을 갖추었습니다.네덜란드 물리학자인 Christiaan Huygens (Christiaan Huygens)는 파동 이론의 리더가되었습니다. 호이겐스는 수학적 이론에 매우 뛰어난 천재성을 가지고 있으며, 훅의 사상을 계승하여 빛이 에테르 속에서 전파되는 세로파라고 믿었고, 파면의 개념을 도입하여 빛의 반사와 굴절의 법칙을 성공적으로 증명하고 도출했습니다.그의 파동 이론은 여전히 ​​매우 거칠지만 그가 이룬 성공은 탁월했습니다.당시 광학 연구의 지속적인 심화로 새로운 전장이 끊임없이 열리고 있었다. 1665년 뉴턴은 실험에서 큰 곡률의 볼록 렌즈를 통해 광학 평면 유리판에 빛을 조사하면 렌즈와 유리판 접점에 색색의 동심원 띠가 나타나는데 이것이 바로 그 유명한 뉴턴의 고리(이미지와 사진에 관심이 많은 친구들은 꼭 알아두어야 할 것)이다.1669년 덴마크의 E. Bartholinus는 빛이 방해석 결정을 통과할 때 복굴절이 발생한다는 사실을 발견했습니다.이러한 새로운 발견에 자신의 이론을 적용하면서 Huygens는 그의 변동하는 군대가 약간의 수정(예: 타원파 개념의 도입)만으로 이러한 새로운 위치를 쉽게 차지할 수 있음을 발견했습니다.1690년 호이겐스의 책 "Traite de la Lumiere"(Traite de la Lumiere)가 출판되어 이 단계에서 파동 이론의 정점을 찍었습니다. 불행하게도 일시적인 변동성 증가는 일시적인 거품이 될 것으로 보입니다.적들 위에 서 있는 것은 빛나고 위대한 인물인 이삭이기 때문입니다.Mr. Newton(그리고 곧 경이 됨).그의 이유와 상관없이, 이 과학 거인은 파동 이론의 군대에 무자비한 치명타를 가하기로 결정했습니다.Hooker와의 추가 분쟁과 불필요한 오해를 피하기 위해 Newton은 또한 신중한 전술적 준비를했습니다.Hooke가 죽은 지 2년 후인 1704년이 되어서야 Newton은 그의 뛰어난 걸작인 "Optics"(Optics)를 출판했습니다.이 획기적인 작업에서 뉴턴은 빛의 색 중첩과 분산에 대해 자세히 설명했으며, 박막의 빛 투과, 뉴턴의 고리 및 회절 실험에서 발견되는 다양한 현상을 입자의 관점에서 설명했습니다.그는 빛이 음파와 같다면 왜 장애물을 피해 이동할 수 없는지 의문을 제기하며 파동 이론을 반박했습니다.또한 복굴절 현상을 연구하여 파동이론으로 설명할 수 없는 많은 문제를 제기하였다.입자의 기본적인 어려움은 뉴턴이 천재적으로 해결했습니다.그는 진동과 주기와 같은 파동의 유용한 개념을 입자 이론에 도입하여 뉴턴의 고리 문제를 잘 해결하는 등 파동 반대자들로부터 많은 것을 흡수했습니다.한편, 뉴턴은 입자 이론을 자신의 기계 시스템과 결합하여 이 이론이 갑자기 비할 데 없는 힘을 발휘했습니다. 이것은 완전히 파괴적인 타격입니다.그 당시 뉴턴은 더 이상 의회에서 심문을 받을 수 있는 청년이 아니었습니다.당시의 뉴턴은 이미 "수학의 원리"를 발표한 뉴턴이자 미적분을 발명한 뉴턴이었습니다.당시 그는 이미 의회 의원이자 왕립학회 회장이었고 과학사에서 신화적인 인물이 되었다.전 세계 사람들은 마치 신의 계시를 본 듯 그의 기계 시스템에 경의를 표합니다.그러나 변동성 이론에는 지도자가 없으며(Huygens도 1695년 초에 사망했습니다), 지도자를 잃은 이 군대는 영토에 몇 개의 더 강력한 요새를 건설할 시간을 갖기도 전에 엄청난 타격을 입었습니다.그들은 겁에 질려 쫓겨났고 하룻밤 사이에 거의 모든 위치를 잃었습니다.이는 한편으로는 파동 자체의 방어력이 부족하여 이론이 아직 완벽하지 않고 다른 한편으로는 상대의 힘이 너무 강하기 때문이기도 하다. 광학 분야에서 그의 재능과 권위는 의심할 여지가 없다.1차 마이크로파 전쟁은 요동치는 대실패로 끝났고, 전쟁의 결과로 입자론은 물리학계의 주류를 확고히 차지하게 되었습니다.변동성은 한 세기 동안 고개를 들지 못한 채 지하로 밀려났습니다.그러나 여전히 소멸되지 않고 호이겐스 등의 선구적인 노력으로 인해 여전히 강인한 생명력을 유지하며 다시 돌아올 날을 묵묵히 기다리고 있습니다. 저녁 식사 후 잡담: Hooke와 Newton Hooker와 Newton도 역사상 행복한 커플로 간주될 수 있습니다.둘 다 역학, 광학, 기기 등에서 큰 공헌을 했습니다.두 사람은 서로에게 영감을 주지만 그들 사이에는 많은 논쟁도 있습니다.빛의 본질에 대한 논쟁 외에도 그들 사이에는 누가 중력의 역제곱 법칙을 발견했는지에 대한 논쟁도 있습니다.Hooke는 역학 및 행성 운동에 많은 노력을 기울였으며 케플러의 법칙을 심도 있게 연구했으며 1964년에 행성 궤도가 중력으로 인해 타원으로 구부러진다는 아이디어를 제안했습니다.1674년 그는 수정된 관성 원리에 기초한 행성 운동 이론을 제안했습니다.1679년 뉴턴에게 보낸 편지에서 그는 중력이 거리의 제곱에 반비례한다는 개념을 제안했지만 모호하게 만들고 수량화하지 않았습니다. 중심 역으로부터의 거리에 중복 비율).Newton의 Principia가 출판된 후 Hooke는 이 법칙의 이전 발견에 대해 인정해 달라고 요청했지만 Newton의 최종 대답은 Principia에서 Hooke에 대한 모든 참조를 삭제하는 것이었습니다. 훅은 또한 위대한 과학자라고 말해야 합니다.그는 보일이 보일의 법칙을 발견하도록 도왔고 자신의 현미경으로 식물 세포를 발견했습니다.그의 지질학 연구(특히 화석 관찰)는 이 주제에 30년 동안 영향을 미쳤습니다. 그가 발명하고 제조한 도구(예: 현미경, 공기 펌프, 스프링 균형 바퀴, 바퀴 기압계 등)는 그 당시 비교할 수 없는 것이었습니다.그가 발견한 탄성의 법칙은 역학의 가장 중요한 법칙 중 하나입니다.당시 그는 역학과 광학에 있어서 뉴턴에 이어 두 번째로 위대한 과학자였지만, 늘 뉴턴의 그림자 속에서 살 것 같았다.오늘날의 뉴턴은 세계적으로 유명하지만 오늘날의 중학생들은 교과서에 나오는 훅의 법칙(탄력성의 법칙)으로 훅의 이름만 알고 있다.그의 사후 초상화조차 남아 있지 않아 너무 못생겼다고 한다. 4 지난 번에 언급한 바와 같이 입자와 요동의 첫 번째 대결에서 뉴턴이 이끄는 입자 이론은 요동을 물리치고 물리학에서 일반적으로 인정받는 위치를 달성했습니다. 눈 깜짝할 사이에 거의 한 세기가 흘렀습니다.牛頓體系的地位已經是如此地崇高，令人不禁有一種目眩的感覺。而他所提倡的光是一種粒子的觀念也已經是如此地深入人心，以致人們幾乎都忘了當年它那對手的存在。 然而一七七三年的六月十三日，英國米爾沃頓（Milverton）的一個教徒的家庭裡誕生了一個男孩，叫做湯瑪斯．楊（Thomas Young）。這個未來反叛派領袖的成長史是一個典型的天才歷程，他兩歲的時候就能夠閱讀各種經典，六歲時開始學習拉丁文，十四歲就用拉丁文寫過一篇自傳，到了十六歲時他已經能夠說十種語言，並學習了牛頓的《數學原理》以及拉瓦錫的《化學綱要》等科學著作。 楊十九歲的時候，受到他那當醫生的叔父的影響，決定去倫敦學習醫學。在以後的日子裡，他先後去了愛丁堡和哥廷根大學攻讀，最後還是回到劍橋的伊曼紐爾學院終結他的學業。在他還是學生的時候，楊研究了人體上眼睛的構造，開始接觸到了光學上的一些基本問題，並最終形成了他的光是波動的想法。楊的這個認識，是來源於波動中所謂的干涉現象。 我們都知道，普通的物質是具有累加性的，一滴水加上一滴水一定是兩滴水，而不會一起消失。但是波動就不同了，一列普通的波，它有著波的高峰和波的穀底，如果兩列波相遇，當它們正好都處在高峰時，那麼疊加起來的這個波就會達到兩倍的峰值，如果都處在低谷時，疊加的結果就會是兩倍深的穀底。但是，等等，如果正好一列波在它的高峰，另外一列波在它的穀底呢？ 答案是它們會互相抵消。如果兩列波在這樣的情況下相遇（物理上叫做反相），那麼在它們重疊的地方，將會波平如鏡，既沒有高峰，也沒有穀底。這就像一個人把你往左邊拉，另一個人用相同的力氣把你往右邊拉，結果是你會站在原地不動。 도마.楊在研究牛頓環的明暗條紋的時候，被這個關於波動的想法給深深打動了。為什麼會形成一明一暗的條紋呢？一個思想漸漸地在楊的腦海裡成型：用波來解釋不是很簡單嗎？明亮的地方，那是因為兩道光正好是同相的，它們的波峰和波谷正好相互增強，結果造成了兩倍光亮的效果（就好像有兩個人同時在左邊或者右邊拉你）；而黑暗的那些條紋，則一定是兩道光處於反相，它們的波峰波谷相對，正好互相抵消了（就好像兩個人同時在兩邊拉你）。這一大膽而富於想像的見解使楊激動不已，他馬上著手進行了一系列的實驗，並於一八○一年和一八○三年分別發表論文報告，闡述了如何用光波的干涉效應來解釋牛頓環和衍射現象。甚至通過他的實驗資料，計算出了光的波長應該在1／36000至1／60000英寸之間。 在一八○七年，楊總結出版了他的《自然哲學講義》，裡面綜合整理了他在光學方面的工作，並在裡面第一次描述了他那個名揚四海的實驗：光的雙縫干涉。後來的歷史證明，這個實驗完全可以躋身於物理學史上最經典的前五個實驗之列，而在今天，它已經出現在每一本中學物理的教科書上。 楊的實驗手段極其簡單：把一支蠟燭放在一張開了一個小孔的紙前面，這樣就形成了一個點光源（從一個點發出的光源）。現在在紙後面再放一張紙，不同的是第二張紙上開了兩道平行的狹縫。從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到螢幕上，就會形成一系列明、暗交替的條紋，這就是現在眾人皆知的干涉條紋。 楊的著作點燃了革命的導火索，物理史上的第二次微波戰爭開始了。波動方面軍在經過了百年的沉寂之後，終於又回到了歷史舞臺上來。但是它當時的日子並不是好過的，在微粒大軍仍然一統天下的年代，波動的士兵們衣衫襤褸，缺少後援，只能靠游擊戰來引起人們對它的注意。楊的論文開始受盡了權威們的嘲笑和諷刺，被攻擊為荒唐和不合邏輯，在近二十年間竟然無人問津。楊為了反駁專門撰寫了論文，但是卻無處發表，只好印成小冊子，但是據說發行後只賣出了一本。 不過，雖然高傲的微粒仍然沉醉在牛頓時代的光榮之中，一開始並不把起義的波動叛亂分子放在眼睛裡。但他們很快就發現，這些反叛者雖然人數不怎麼多，服裝並不那麼整齊，但是他們的武器卻今非昔比。在受到了幾次沉重的打擊後，干涉條紋這門波動大炮的殺傷力終於驚動整個微粒軍團。這個簡單巧妙的實驗所揭示出來的現象證據確鑿，幾乎無法反駁。無論微粒怎麼樣努力，也無法躲開對手的無情轟炸：它就是難以說明兩道光疊加在一起怎麼會反而造成黑暗。而波動的理由卻是簡單而直接的：兩個小孔距離螢幕上某點的距離會有所不同。當這個距離是波長的整數值時，兩列光波正好互相加強，就形成亮點。反之，當距離差剛好造成半個波長的相位差時，兩列波就正好互相抵消，造成暗點。理論計算出的明亮條紋距離和實驗值分毫不差。 在節節敗退後，微粒終於發現自己無法抵擋對方的進攻。於是它採取了以攻代守的戰略。許多對波動說不利的實驗證據被提出來以證明波動說的矛盾。其中最為知名的就是馬呂斯（Etienne Louis Malus）在一八○九年發現的偏振現象，這一現象和已知的波動論有抵觸的地方。兩大對手開始相持不下，但是各自都沒有放棄自己獲勝的信心。楊在給馬呂斯的信裡說：您的實驗只是證明了我的理論有不足之處，但沒有證明它是虛假的。 決定性的時刻在一八一九年到來了。最後的決戰起源於一八一八年法國科學院的一個懸賞徵文競賽。競賽的題目是利用精密的實驗確定光的衍射效應以及推導光線通過物體附近時的運動情況。競賽評委會由許多知名科學家組成，這其中包括比奧（JB Biot）、拉普拉斯（Pierre Simon de Laplace）和泊松（SD Poission），都是積極的微粒說擁護者。組織這個競賽的本意是希望通過微粒說的理論來解釋光的衍射以及運動，以打擊波動理論。 但是戲劇性的情況出現了。一個不知名的法國年輕工程師菲涅耳（Augustin Fresnel，當時他才三十一歲）向組委會提交了一篇論文《關於偏振光線的相互作用》。在這篇論文裡，菲涅耳採用了光是一種波動的觀點，但是革命性地認為光是一種橫波（也就是類似水波那樣，振子作相對傳播方向垂直運動的波）而不像從胡克以來一直所認為的那樣是一種縱波（類似彈簧波，振子作相對傳播方向水準運動的波）。從這個觀念出發，他以嚴密的數學推理，圓滿地解釋了光的衍射，並解決了一直以來困擾波動說的偏振問題。他的體系完整而無缺，以至委員會成員為之深深驚歎。泊松並不相信這一結論，對它進行了仔細的審查，結果發現當把這個理論應用於圓盤衍射的時候，在陰影中間將會出現一個亮斑。這在泊松看來是十分荒謬的，影子中間怎麼會出現亮斑呢？這差點使得菲涅爾的論文中途夭折。但菲涅耳的同事阿拉果（Franois Arago）在關鍵時刻堅持要進行實驗檢測，結果發現真的有一個亮點如同奇蹟一般地出現在圓盤陰影的正中心，位置亮度和理論符合得相當完美。 菲涅爾理論的這個勝利成了第二次微波戰爭的決定性事件。他獲得了那一屆的科學獎（Grand Prix），同時一躍成為了可以和牛頓，惠更斯比肩的光學界的傳奇人物。圓盤陰影正中的亮點（後來被相當有誤導性地稱作泊松亮斑）成了波動軍手中威力不下於干涉條紋的重武器，給了微粒勢力以致命的一擊。起義者的烽火很快就燃遍了光學的所有領域，把微粒從統治的地位趕了下來，後者在嚴厲的打擊下捉襟見肘，節節潰退，到了十九世紀中期，微粒說挽回戰局的唯一希望就是光速在水中的測定結果了。因為根據粒子論，這個速度應該比真空中的光速要快，而根據波動論，這個速度則應該比真空中要慢才對。 然而不幸的微粒軍團終於在一八一九年的莫斯科嚴冬之後，又於一八五○年迎來了它的滑鐵盧。這一年的五月六日，傅科（Foucault，他後來以傅科擺實驗而聞名）向法國科學院提交了他關於光速測量實驗的報告。在準確地得出光在真空中的速度之後，他也進行了水中光速的測量，發現這個值小於真空中的速度。這一結果徹底宣判了微粒說的死刑，波動論終於在一百多年後革命成功，登上了物理學統治地位的寶座。在勝利者的一片歡呼聲中，第二次微波戰爭隨著微粒的戰敗而宣告結束。 但是波動內部還是有一個小小的困難，就是乙太的問題。光是一種橫波的事實已經十分清楚，它傳播的速度也得到了精確測量，這個數值達到了三十萬公里／秒，是一個驚人的高速。通過傳統的波動論，我們必然可以得出它的傳播媒介的性質：這種媒介必定是十分的堅硬，比最硬的物質金剛石還要硬上不知多少倍。然而事實是從來就沒有任何人能夠看到或者摸到這種乙太，也沒有實驗測定到它的存在。星光穿越幾億億公里的乙太來到地球，然而這些堅硬無比的乙太卻不能阻擋任何一顆行星或者彗星的運動，哪怕是最微小的也不行！ 波動對此的解釋是乙太是一種剛性的粒子，但是它卻是如此稀薄，以致物質在穿過它們時幾乎完全不受到任何阻力，就像風穿過一小片叢林（湯瑪斯．楊語）。乙太在真空中也是絕對靜止的，只有在透明物體中，可以部分地被拖曳（菲涅耳的部分拖曳假說）。這個觀點其實是十分牽強的，但是波動說並沒有為此困惑多久。因為更加激動人心的勝利很快就到來了。偉大的麥克斯韋於一八五六，一八六一和一八六五年發表了三篇關於電磁理論的論文，這是一個開天闢地的工作，它在牛頓力學的大廈上又完整地建立起了另一座巨構，而且其輝煌燦爛絕不亞於前者。麥克斯韋的理論預言，光其實只是電磁波的一種。這段文字是他在一八六一年的第二篇論文《論物理力線》裡面特地用斜體字寫下的。而我們在本章的一開始已經看到，這個預言是怎麼樣由赫茲在一八八七年用實驗證實了的。波動說突然發現，它已經不僅僅是光領域的統治者，而是業已成為了整個電磁王國的最高司令官。波動的光輝到達了頂點，只要站在大地上，它的力量就像古希臘神話中的巨人那樣，是無窮無盡而不可戰勝的。而它所依靠的大地，就是麥克斯韋不朽的電磁理論。 飯後閒話：阿拉果（Dominique Franois Jean Arago）的遺憾 阿拉果一向是光波動說的捍衛者，他和菲涅耳在光學上其實是長期合作的。菲涅耳關於光是橫波的思想，最初還是來源於湯瑪斯．楊寫給阿拉果的一封信。而對於相互垂直的兩束偏振光線的相干性的研究，是他和菲涅耳共同作出的，兩人的工作明確了來自同一光源但偏振面相互垂直的兩支光束，不能發生干涉。但在雙折射和偏振現象上，菲涅耳顯然更具有勇氣和革命精神，在兩人完成了《關於偏振光線的相互作用》這篇論文後，菲涅耳指出只有假設光是一種橫波，才能完滿地解釋這些現象，並給出了推導。然而阿拉果對此抱有懷疑態度，認為菲涅耳走得太遠了。他坦率地向菲涅耳表示，自己沒有勇氣發表這個觀點，並拒絕在這部分論文後面署上自己的名字。於是最終菲涅耳以自己一個人的名義提交了這部分內容，引起了科學院的震動，而最終的實驗卻表明他是對的。 這大概是阿拉果一生中最大的遺憾，他本有機會和菲涅耳一樣成為在科學史上大名鼎鼎的人物。當時的菲涅耳還是無名小輩，而他在學界卻已經聲名顯赫，被選入法蘭西研究院時，得票甚至超過了著名的泊松。其實在光波動說方面，阿拉果做出了許多傑出的貢獻，不在菲涅耳之下，許多還是兩人互相啟發而致的。在菲涅耳面臨泊松的質問時，阿拉果仍然站在了菲涅耳一邊，正是他的實驗證實了泊松光斑的存在，使得波動說取得了最後的勝利。但關鍵時候的遲疑，卻最終使得他失去了物理光學之父的稱號。這一桂冠如今戴在菲涅耳的頭上。 五 上次說到，隨著麥克斯韋的理論為赫茲的實驗所證實，光的波動說終於成為了一個板上釘釘的事實。 波動現在是如此的強大。憑藉著麥氏理論的力量，它已經徹底地將微粒打倒，並且很快就拓土開疆，建立起一個空前的大帝國來。不久後，它的領土就橫跨整個電磁波的頻段，從微波到X射線，從紫外線到紅外線，從γ射線到無線電波普通光線只是它統治下的一個小小的國家罷了。波動君臨天下，振長策而禦宇內，四海之間莫非王土。而可憐的微粒早已銷聲匿跡，似乎永遠也無法翻身了。 赫茲的實驗也同時標誌著經典物理的頂峰。物理學的大廈從來都沒有這樣地金碧輝煌，令人歎為觀止。牛頓的力學體系已經是如此雄偉壯觀，現在麥克斯韋在它之上又構建起了同等規模的另一幢建築，它的光輝燦爛讓人幾乎不敢仰視。電磁理論在數學上完美得難以置信，著名的麥氏方程組剛一問世，就被世人驚為天物。它所表現出的深刻、對稱、優美使得每一個科學家都陶醉在其中，玻爾茲曼（Ludwig Boltzmann）情不自禁地引用歌德的詩句說：難道是上帝寫的這些嗎？一直到今天，麥氏方程組仍然被公認為科學美的典範，即使在還沒有赫茲的實驗證實之前，已經廣泛地為人們所認同。許多偉大的科學家都為它的魅力折服，並受它深深的影響，有著對於科學美的堅定信仰，甚至認為：對於一個科學理論來說，簡潔優美要比實驗資料的準確來得更為重要。無論從哪個意義上來說，電磁論都是一種偉大的理論。羅傑．彭羅斯（Roger Penrose）在他的名著《皇帝新腦》（The Emperor's New Mind）一書裡毫不猶豫地將它和牛頓力學，相對論和量子論並列，稱之為Superb的理論。 物理學征服了世界。在十九世紀末，它的力量控制著一切人們所知的現象。古老的牛頓力學城堡歷經歲月磨礪風雨吹打而始終屹立不倒，反而更加凸現出它的偉大和堅固來。從天上的行星到地上的石塊，萬物都必恭必敬地遵循著它制定的規則。一八四六年海王星的發現，更是它所取得的最偉大的勝利之一。在光學的方面，波動已經統一了天下，新的電磁理論更把它的光榮擴大到了整個電磁世界。在熱的方面，熱力學三大定律已經基本建立（第三定律已經有了雛形），而在克勞修斯（Rudolph Clausius）、範德瓦爾斯（JD Van der Waals）、麥克斯韋、玻爾茲曼和吉布斯（Josiah Willard Gibbs）等天才的努力下，分子運動論和統計熱力學也被成功地建立起來了。更令人驚奇的是，這一切都彼此相符而互相包容，形成了一個經典物理的大同盟。經典力學、經典電動力學和經典熱力學（加上統計力學）形成了物理世界的三大支柱。它們緊緊地結合在一塊兒，構築起了一座華麗而雄偉的殿堂。 這是一段偉大而光榮的日子，是經典物理的黃金時代。科學的力量似乎從來都沒有這樣的強大，這樣地令人神往。人們也許終於可以相信，上帝造物的奧秘被他們所完全掌握了，再沒有遺漏的地方。從當時來看，我們也許的確是有資格這樣驕傲的，因為所知道的一切物理現象，幾乎都可以從現成的理論裡得到解釋。力、熱、光、電、磁一切的一切，都在控制之中，而且用的是同一種手法。物理學家們開始相信，這個世界所有的基本原理都已經被發現了，物理學已經盡善盡美，它走到了自己的極限和盡頭，再也不可能有任何突破性的進展了。如果說還有什麼要做的事情，那就是做一些細節上的修正和補充，更加精確地測量一些常數值罷了。人們開始傾向於認為：物理學已經終結，所有的問題都可以用這個集大成的體系來解決，而不會再有任何真正激動人心的發現了。一位著名的科學家（據說就是偉大的開爾文勳爵）說：物理學的未來，將只有在小數點第六位後面去尋找。普朗克的導師甚至勸他不要再浪費時間去研究這個已經高度成熟的體系。 十九世紀末的物理學天空中閃爍著金色的光芒，象徵著經典物理帝國的全盛時代。這樣的偉大時期在科學史上是空前的，或許也將是絕後的。然而，這個統一的強大帝國卻註定了只能曇花一現。喧囂一時的繁盛，終究要像泡沫那樣破滅凋零。 今天回頭來看，赫茲一八八七年的電磁波實驗（準確地說，是他於一八八七︱一八八八年進行的一系列的實驗）的意義應該是複雜而深遠的。它一方面徹底建立了電磁場論，為經典物理的繁榮添加了濃重的一筆；在另一方面，它卻同時又埋藏下了促使經典物理自身毀滅的武器，孕育出了革命的種子。 我們還是回到我們故事的第一部分那裡去：在卡爾斯魯厄大學的那間實驗室裡，赫茲銅環接收器的缺口之間不停地爆發著電火花，明白無誤地昭示著電磁波的存在。 但偶然間，赫茲又發現了一個奇怪的現象：當有光照射到這個缺口上的時候，似乎火花就出現得更容易一些。 赫茲把這個發現也寫成了論文發表，但在當時並沒有引起很多的人的注意。當時，學者們在為電磁場理論的成功而歡欣鼓舞，馬可尼們在為了一個巨大的商機而激動不已，沒有人想到這篇論文的真正意義。連赫茲自己也不知道，量子存在的證據原來就在他的眼前，幾乎是觸手可得。不過，也許量子的概念太過爆炸性，太過革命性，命運在冥冥中安排了它必須在新的世紀中才可以出現，而把懷舊和經典留給了舊世紀吧。只是可惜赫茲走得太早，沒能親眼看到它的誕生，沒能目睹它究竟將要給這個世界帶來什麼樣的變化。 終於，在經典物理還沒有來得及多多體味一下自己的盛世前，一連串意想不到的事情在十九世紀的最後幾年連續發生了，仿佛是一個不祥的預兆。 一八九五年，倫琴（Wilhelm Konrad Rontgen）發現了X射線。一八九六年，貝克勒爾（Antoine Herni Becquerel）發現了鈾元素的放射現象。一八九七年，居里夫人（Marie Curie）和她的丈夫皮埃爾．居裡研究了放射性，並發現了更多的放射性元素：釷、釙、鐳。一八九七年，JJ湯姆遜（Joseph John Thomson）在研究了陰極射線後認為它是一種帶負電的粒子流。電子被發現了。一八九九年，盧瑟福（Ernest Rutherford）發現了元素的嬗變現象。 如此多的新發現接連湧現，令人一時間眼花繚亂。每一個人都開始感覺到了一種不安，似乎有什麼重大的事件即將發生。物理學這座大廈依然聳立，看上去依然那麼雄偉，那麼牢不可破，但氣氛卻突然變得異常凝重起來，一種山雨欲來的壓抑感覺在人們心中擴散。新的世紀很快就要來到，人們不知道即將發生什麼，歷史將要何去何從。眺望天邊，人們隱約可以看到兩朵小小的烏雲，小得那樣不起眼。沒人知道，它們即將帶來一場狂風暴雨，將舊世界的一切從大地上徹底抹去。 但是，在暴風雨到來之前，還是讓我們抬頭再看一眼黃金時代的天空，作為最後的懷念。金色的光芒照耀在我們的臉上，把一切都染上了神聖的色彩。經典物理學的大廈在它的輝映下，是那樣莊嚴雄偉，溢彩流光，令人不禁想起神話中宙斯和眾神在奧林匹斯山上那亙古不變的宮殿。誰又會想到，這震撼人心的壯麗，卻是斜陽投射在龐大帝國土地上最後的餘暉。