從劍橋留學生到物理學之神 第185章

作者:虚空圣堂

  他謝絕了一切邀請,在國王學院內緊鑼密鼓地準備第一屆布魯斯會議的相關事宜。

  而格里高利等人整理的內容也即將完成。

  接下來就是激動人心的會議邀請了。

  物理學界所有人翹首以盼!

第214章 經典物理學的璀璨與烏雲

  1909年7月15日,格里高利等人終於完成了所有資料的整理。

  李奇維開始了爲期三天的閉關模式。

  他要試圖用一條清晰的脈絡,串聯好經典物理學與現代物理學。

  原始的稿件肯定是不能給世人看到的,他在10月份的演講也只會從中截取。

  因爲他的稿件裏會有未來二三十年的所有物理學大事。

  任何一個拿出來,都是諾獎級的成果。

  普通物理學家一生所求,可能只是稿件裏微不足道的一段話。

  放在玄幻世界,這妥妥的就是至高神器,真理之書。

  看着面前被幾個博士生整理的井井有條的論文和作者研究內容,李奇維心生感慨。

  他終於走到了這一步。

  以至高的視角,梳理物理學史,爲後人開闢新的方向和道路。

  這應該算是,爲往聖繼絕學,爲萬世開太平!

  雖然這個時間點,物理學還有很多的理論和現象沒有發現。

  但是幾十年後,李奇維必然還會以崇高的身份,再做一次類似的事情。

  物理學史和傳統的文明歷史不同,沒有足夠的物理知識,肯定寫不出邏輯自洽的故事。

  他拋開雜念,開始下筆。

  19世紀,是經典物理學最輝煌的時期。

  經典物理學由三大理論組成,分別是:牛頓力學理論、麥克斯韋電磁學理論、熱力學和統計力學理論。

  三大理論,主管了力、光、電、磁、熱等物理現象,互相呼應和補充,能解釋世間萬物咝械囊幝伞�

  至於其他聲、波動等現象,都是這三大理論的組合和延伸而已。

  每個理論都有其核心和里程碑時刻。

  牛頓力學理論的核心是牛頓三大定律和萬有引力定律。

  1846年,物理學家通過萬有引力定律,成功預測出海王星的存在,並找到了它。

  海王星也被稱爲“筆尖上的行星”。

  這是牛頓力學最高光的時刻。

  人類僅僅通過一支筆,就計算出天體那樣偉大的存在,以孱弱之軀,戰勝自然。

  牛頓力學也從此被捧上神壇,它權威、神聖、真理。

  法國物理學家拉普拉斯,更是大膽,他想象出有一個拉普拉斯獸。

  它可以獲得宇宙中所有物質的邉訝顟B,並且知道物質之間的相互作用。

  那麼按照牛頓力學的計算,拉普拉斯獸就可以知道整個宇宙的過去、現在和未來。

  這種絕對性、連續性、因果性的宇宙觀,就是牛頓力學的哲學觀。

  這種觀念統治着所有人。

  在這種思想下成長起來的物理學家,他們都叫經典物理學家。

  包括洛倫茲、普朗克,甚至是愛因斯坦。

  這也是爲什麼洛倫茲離相對論只有臨門一腳,卻始終不敢邁過去,因爲相對論違反了絕對性。

  普朗克爲什麼推開了量子論的大門,卻不敢再進一步,因爲量子論違反了連續性。

  而愛因斯坦到死都不願意承認量子力學的概率解釋,因爲概率解釋違反了因果性。

  愛因斯坦作爲舊物理與新物理交替時代產生的大佬,他的身上有一種矛盾之美。

  他不顧無數人的反對,堅持相對論,卻認爲量子力學是錯的。

  當然,這些是後話了。

  牛頓力學之後,就是麥克斯韋電磁學。

  它的核心是麥克斯韋方程組,高光時刻則是電磁波的發現。

  電和磁這兩種現象,其實早在牛頓之前,就有很多人研究了。

  因爲它們太常見了,自然界就存在閃電和磁鐵,想不注意這二者都難。

  但是直到19世紀初期,物理學家們才發現兩者之間的關係。

  1819年,丹麥物理學家奧斯特發現,放在通電導線旁邊的羅盤竟然發生了偏轉。

  接着,法國物理學家安培更進一步,他發現兩根電流方向不同的通電導線,他們之間竟然會產生吸引力。

  而若是通電方向相同,則會產生排斥力。

  這說明,通電的導線竟然產生了磁場,所謂的電生磁現象。

  後來英國物理學家法拉第,來了一個逆向思維,既然電能生磁,那磁能不能生電呢?

  他做了一個實驗,把磁鐵放在螺旋線圈中,讓磁鐵上下邉樱�圈中果然產生了電流。

  這就是電磁感應現象。

  於是,物理學家們開始思考,爲何電和磁兩種看起來完全不相關的現象,卻會有這樣的聯繫和作用。

  直到麥克斯韋橫空出世,發表了麥克斯韋方程組,統一了電和磁。

  他證明電和磁,只是電磁這個現象的不同表現形式而已。

  並且,麥克斯韋方程組預言了電磁波的存在,計算出它的速度是c,和當時測量的光速一樣。

  所以,麥克斯韋認爲光就是一種電磁波。

  8年後,德國物理學家赫茲真的在實驗室發現了電磁波,測量其速度發現和方程計算的結果一樣。

  至此,麥克斯韋徹底封神,電磁理論完美無缺,和牛頓力學一樣。

  最後的熱力學和統計力學,之所以前面沒有冠上名字,是因爲它的誕生,是許多物理學家合力的結果。

  不像牛頓和麥克斯韋,完全是憑藉一己之力硬生生創造一門理論。

  熱力學和統計力學的核心是三大定律。

  其實在1900年之前,熱力學三大定律就已經成型了。

  雖然第三定律在1906年才被能斯特發表,但那也只是最終的確認過程。

  熱力學第一定律是能量守恆定律,由焦耳在1850年提出,其核心參數是內能。

  如今所有的物理學家都默認這個定律是正確的。

  第一定律也證明了第一類永動機(一種能不斷自動做功而無須消耗任何能源的機器)是不可能存在的。

  熱力學第二定律是熵增原理。

  在克勞修斯、開爾文勳爵、麥克斯韋、玻爾茲曼等幾位大佬的努力下,得到完善。

  克勞修斯第一個提出“熵”的概念,麥克斯韋第一個用統計學來描述宏觀氣體。

  那個時期原子都還沒有被證明存在,麥克斯韋是假設原子存在,然後用統計學解釋了氣體的壓力和溫度等。

  大佬確實牛逼,幹任何領域都牛逼。

  熱力學只是麥克斯韋無聊時的研究樂趣而已。

  而開爾文勳爵則提出了第二定律的標準說法:不可能從單一熱源吸熱使之完全變爲有用功而不產生其他影響。

  這個定律也徹底否定了第二類永動機的存在。

  後來,玻爾茲曼繼承了麥克斯韋的思想,他把熵和系統的無序狀態聯繫在一起。

  從統計力學的角度,重新用概率定義了熱力學第二定律。

  這也是爲何熱力學和統計力學往往是放在一起講的。

  而這種統計力學的思想,也爲後面的愛因斯坦提供了靈感。

  接下來,就是能斯特發現熱力學第三定律,徹底補齊熱力學理論。

  至此,經典物理學的三大理論全部完成,熠熠生輝,神聖無比,統治物質世界。

  自然界的任何現象,都可以用這三大理論解釋。

  大到天體邉樱〉教O果落地;快到電磁波,慢到機械波;熱到太陽之力,冷到極寒之力。

  三大理論牢不可破,宛如神靈,支配世界。

  所以,物理學家們纔會膨脹了,認爲物理學已經完美了,沒啥可研究的了。

  這就是開爾文勳爵在1900年4月的那場報告上,所處的時代背景。

  他認爲目前物理學界只有兩朵烏雲。

  然而在更遙遠的地方,其實還有幾朵小烏雲,只不過當時的物理學家沒有在意而已。

  如果說經典物理學是牛人輩出,大神同臺競技。

  那麼現代物理學則是天才宛如流星劃過,璀璨至極。

  李奇維寫到這裏,微微一笑,接下來,就是各種顛覆的現象的現代物理學出現了。

  第一朵烏雲和麥克斯韋電磁學有關,也就是邁克爾遜-莫雷實驗。

  該實驗發現以太不存在,光速不變。

  由此引發了李奇維和愛因斯坦合作發表的狹義相對論。

  而接下來,將是震驚世界的廣義相對論,當然,李奇維現在還沒有準備好。

  第二朵烏雲和熱力學有關,即能量均分定理在黑體輻射中遇到了問題。

  由此引發了李奇維和普朗克合作發表的量子論。

  而未來的玻爾將會把量子概念,應用到原子結構中,提出量子化軌道。

  這將是舊量子論的巔峯。

  真實歷史上,普朗克、愛因斯坦、玻爾,就是舊量子論三巨頭。

  然而現在,三巨頭將會變成了普朗克、李奇維、玻爾。

  但即便到那個時候,量子論依然沒有蛻變成量子力學。

  直到海森堡提出矩陣力學,量子力學才真正成爲一門理論,後面不斷完善。

  這中間發生的故事,涉及到的物理學家比較多。

  李奇維慢慢地按照時間順序,記錄下來。

  除了上面的兩朵烏雲,還有幾朵小烏雲。

  第一朵小烏雲是光電效應,已經被李奇維提出的光量子解決。

  真實歷史上,是被愛因斯坦解決,這也是他爲何會被稱爲舊量子論三巨頭之一的原因。

  因爲光量子的概念,就是把光當成了一個個量子。

  雖然密立根已經證實了該理論的正確性,但是很多物理學家依然不相信,光會是量子的。

  因爲他們想象不出來這個圖景。

  第二朵小烏雲是元素的光譜問題,即光譜學。

  它是研究電磁波和物質之間的相互作用的一門學科。

  早在幾百年前,牛頓就已經使用三棱鏡分解太陽光,發現了太陽的簡易光譜。