物理学上空的两朵“乌云”
热力学泰斗开尔文男爵威廉·汤姆森,在物理学完善里传统力学三大体系(经典力学、经典电动力学、经典热力学),在一个演讲中说“在已经基本建成的物理学大厦中,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了……但是,在物理学晴朗的天空的远处,还有两朵小小的令人不安的乌云”
这便是当时两个物理学上还未解决的难题。它们分别是:
一、光的传播应该是有一种叫“以太”的介质;
二、黑体辐射实验结果,与理论预测不一致。
然后正是这两朵小小的乌云,动摇了传统物理学的地基,甚至开启了物理学冰山之下的探索——量子力学。
这两朵乌云,开启了两个分支
一、麦克尔-莫雷实验为了证实以太存在,但却发现光的传播不需要介质,且光速不变。后来爱因斯坦以此为基础,提出相对论。
二、黑体,即它不反射别的光,它发出的均来之它自身的光,太阳、烧红的烙铁、黑暗中的人体,这些都可近似为黑体。黑体发出的光是由它热量导致的,也就是热辐射。
物理学未能找到理论去解释黑体的发光曲线,普朗克通过拼凑公式的方法,找到了符合的“普朗克黑体公式”——E=hf,
其中f为频率,h为普朗克常数——h=6626x10^(-34)焦耳•秒
有了公式,如何去解释呢。普朗克通过研究,发现公式成立,得假设能量为不连续的,即能量具有一个最小单位——量子。
爱因斯坦在此基础上,发表了一篇《关于光的产生和转变的一个启发性观点》,提出了“光电效应”,获得诺贝尔奖——频率更高的光线,其单个量子所含能量更高。低频光的量子能量不足,无法在“光打金属”的实验中激发出电子。也就是光也是以量子形式来吸收能量,没有连续性,不能累积。
这个世界是由一个个量子组成,但是为什么在宏观的我们感受不到?因为量子足够小,就如同一台无比高清的电视机,通过一个个光点组成,远看就能形成连续的画面。
十九世纪末,物理学界的很多科学家对经典物理的严密性极为满意,认为物理学发展已经到了巅峰,所有的问题已经解决。自然界的一切现象几乎都可以被现有理论精确解释,力、热、光、电、磁……,物理学似乎尽善尽美,一切基本原理都被发现,有些人甚至声称物理学已经终结,但类似开尔文这样的物理学家却忧虑的认识到,在经典物理灿烂的天空上漂浮着两朵乌云,一朵是美国人迈克尔逊和莫雷的试验,一朵是黑体辐射问题,两个问题导致经典物理的大厦出现了严重漏洞,甚至有大厦倾覆的危险。而这两个问题的最终解决,一个诞生了爱因斯坦的相对论,另外一个诞生了量子物理,进而产生了20世纪初的辉煌的物理学革命并深刻影响了我们这个时代。
类似的现象,似乎在佛法尤其是上座部佛教里面也出现了,上座部佛教的理论体系是建立于阿毗达摩之上,很多学习上座部佛教的人被阿毗达摩所构建的严密的理论体系所惊叹,有人认为它超越了一切,精确解释了所有的色法(物质)和名法(意识)和身心生灭的现象,为解脱建立了强大的理论基础。阿毗达摩在南传的地位甚至高于经藏,被认为是佛陀在天界所讲,是最为殊胜的法义。但是 以阿毗达摩为基础的上座部严密理论体系的天空上其实也漂浮着两朵乌云,并且这两朵乌云已经漂浮了两千多年。一个是过去世和业力信息的存储问题,一个是以涅槃为所缘以及在此基础上的五蕴和涅槃关系问题。 这两个问题如果被细究并且被错误阐释,会导致整个南传乃至佛法教义的崩塌。大乘龙树和印度教商羯罗利用了这两个漏洞,前者创建了大乘缘起性空的中观理论体系,后者直接摧毁了印度佛教。
按照佛陀所说的无常理论,过去世的名法(意识现象)和色法(物质现象)既然已经成为过去,则必然彻底消失,可是为什么包括佛陀以及很多禅修者会有宿命通,会看到过去世的影像?甚至有些禅修方法比如缅甸帕奥尊者的禅法要求必须观察过去世的名色。 如果我们现在能够看到这些过去世的名色,是不是意味着它们还没有消失也就是继续存在着,或者有某种形式的存储。如果过去已经消失的法仍然存在,则无常必定不成立,佛法整个理论都坍塌。 而业力问题也类似,过去世所积累的业力,如何会影响到现在,它存储的媒介是什么?虽然业力法则不可思议,业力也不是任何色法和实体,但是显然存储媒介是必定要有的。
这个问题从部派佛教一直到大乘都提出了各种解决方案,上座部中的说一切有部通过三世实有来解决,但随后被龙树破斥,并进而产生了大乘中观的理论,后来大乘又通过阿赖耶和如来藏的建立,进一步完善这个问题,提出了看似圆满但实际是神我倾向的理论。而目前的南传上座部在这个问题上,采取了回避为主的态度,或者语言模糊不清,而某些知名禅师的解释甚至有严重漏洞,并无解决问题。大部分人则利用自己都不懂或者自以为懂的所谓缘起和无我的理论敷衍过去,很难经得起深入的质疑。
这个问题意味着似乎佛法所说的无常乃至无我不能成立。已经消失的法,其实可能还存在着,所以才可以被观察到。要么佛法是错的,要么就一定得有个符合无常苦无我的新的解释。
南传主流的理论认为当圣者在证果时,以涅槃这个胜义法为所缘(被认识对象),有一个生灭的道心和果心作为能缘(观察者)进而认识被观察的对象,该对象就是涅槃这个胜义法,这意味着此时五蕴和涅槃是主客关系。南传的解脱思路是舍弃五蕴,并且无余涅槃后五蕴彻底消失,这意味着五蕴和涅槃是对立排斥的关系。
可是生灭的有为法能够以无生灭的涅槃为认识对象吗?涅槃被称为名色灭尽,类似马哈希尊者这样的南传知名禅师都有描述证涅槃刹那的一切(指有为法)灭尽的状况(参考马哈希尊者班迪达尊者等相关论著),但如果是有为法灭尽,那么怎么可能有生灭的道心和果心,并且还伴随着一系列同时生起的心所,此时怎么可能称为有为法灭尽?更为严重的是, 如果五蕴和涅槃是能缘和所缘的关系,是主体认识客体的关系,那么仅仅是相续生灭的五蕴的每个众生,在成为阿罗汉后,随着色身的灭尽,则五蕴全部灭尽,这意味着原来以涅槃为所缘的主体完全消失了,解脱对于只是生灭相续的五蕴的众生来说将变成只不过是实现了彻底的灰飞烟灭,虽然也是究竟苦灭,但却也是究竟永死!而涅槃根本就是一个孤零零的神秘物,无论它怎么不可思议和奥妙殊胜,它仅仅可以被在世的圣者所体验,却和任何众生的最终解脱根本没有任何关联 。它不可能是佛教经典所说的彼岸和安全地,阿罗汉等圣者在体验了涅槃之后,尝了一下“苹果”的美味,最后彻底消失了,而涅槃依然是涅槃,孤零零的存在着。
某些人此处认为阿罗汉死后是不可言说的无记问题,包括认为涅槃不可思议,进而对这问题忽略不管,但是这实际是一种对事实的逃避,因为轮回状况下的阿罗汉只是生灭相续的五蕴这是基本事实(大乘理论除外),五蕴必定灭尽也是最基本的南传法义。涅槃再怎样不可思议,都不能改变上面两个基本事实。而上面两个基本事实所导致的逻辑结果必然是个体的解脱就是实现彻底的灰飞烟灭,实现彻底的不存在。
由于五蕴和涅槃是主客关系,同时南传的解脱理论是要彻底厌离舍弃五蕴,无余涅槃后也是彻底没有五蕴,那么这意味着五蕴和涅槃必定是不相干并且对立排斥的二元关系,如果是这样, 仅仅由生灭相续的五蕴组成的众生除了彻底灰飞烟灭之外就没有其他的任何解脱途径,而所谓的那不可思议的殊胜涅槃实际是可望而不可及,众生既不能达到之,也不能成为之。涅槃只能在世的时候被体会一下,然后色身灭除后即向它永久告别,代表众生的五蕴,彻底灰飞烟灭而不存在了。 这种理论意味着涅槃不过是众生实现彻底“自杀”,彻底消失的一个借用工具。这难道就是佛陀所宣说的殊胜解脱吗?佛陀积累了无数世的波罗蜜进而成佛,就是为了众生指出一条实现彻底灰飞烟灭,彻底消失不存在的解脱之路?难道彻底的消失不存在就是真正的所谓苦灭?
某些不完全认可南传上述观点,不认可涅槃是非五蕴,是名色熄灭的究竟真实法的原始佛法的学习者,虽然没有上面的观点,但是却认为涅槃仅仅是没有贪嗔痴的精神生活状态,是所谓的圆满的正念觉知,这使得涅槃世俗化,使得佛法沦为肤浅的心理学,并且由于也承认五蕴最终完全灭尽,那么这所谓的涅槃也仅仅是在世达到了一段时间,但随后还是随着五蕴的消失,于是这种建立在五蕴基础上的无贪嗔痴的精神境界也彻底消失没意义了。
这个问题的存在,使得佛法至少是南传的解脱理论难以成立也难以被接受,它使得佛法的解脱似乎变成了彻底的断灭,变成了高级的“自杀”,被认为是断灭见的唯物论认为人死后灰飞烟灭,并无什么灵魂等,而这种解脱理论则实际导向究竟解脱的圣者最终灰飞烟灭,不再是任何的存在,这种理论被大乘一些人直接指为断灭见。它也曾经被大乘龙树在大智度论以及中论等论著中所指出,并且大乘通过涅槃和五蕴的不二论,也就是心经的空不异色来解决,它调和了小乘五蕴和涅槃的截然对立和割裂,将其统一起来。大乘从中观到唯识到如来藏的发展都是建立于不二论基础之上,与小乘的五蕴涅槃对立的二元论截然不同,这些理论看起来似乎可以解释一些问题,但是却越来越被认为偏向神我见,越来越像婆罗门的梵我不二。尤其大乘的最高成佛境界竟然变成可以倒驾慈航,可以重新以化身的方式转生世间,这又被认为严重背离了佛陀的缘起法,根据缘起法,转生必须要有无明贪爱的依赖条件才可以,而佛陀灭尽贪爱,怎么可能转生?而大乘最高的解脱境界变成了不住生死,不住涅槃,任运自如的无住处涅槃。看似很美好,但这是真实的吗?很多人修学大乘,原因之一就是因为实在接受不了小乘的灰身灭智方式的,像极彻底自杀的涅槃观。而大乘的不执着,无分别,不离生死,充满活力的涅槃观显然更加吸引人。
以上两个问题,南传上座部至今没有给予清晰答案,大部分南传人对此缄默不语,很多人用所谓实修证果之后自然明白来搪塞和安慰自己,但是假如这其中涉及邪见和对佛法的严重误解,那又如何能证果?这其中第二个问题尤其严重,因为它将对禅修实践产生直接的影响。它也直接涉及到了对灭谛和苦谛的正见,而关于灭谛和苦谛的邪见一旦存在,则是不可能有解脱的。因为佛陀说正见为先行,而邪见只能生邪定,生邪智和邪解脱。涅槃是方向,如果前进的方向都搞错,本来往东,你却往西,那么在所谓四念住的道路上走得越远,其实离涅槃越远。四念住的前提是以正见为导向,是朝向正确的涅槃进发。南传对这两个问题的不能解释,乃至错误的解释,意味着南传都有可能是像法,进一步延伸,甚至佛法所说的无常和无我都有可能不是真理。这是很多人都不愿接受的,但是作为真理的探索者,应该勇于面对任何。
我个人认为,这两个问题如果不能解决,佛法的复兴只是空中楼阁,它其实也是佛教各种像法伪法产生并得以存在的重要原因之一,也是佛教大小乘各派分裂的主要原因之一。20世纪初由于驱散经典物理天空上的两朵乌云而产生了相对论和量子力学的科学革命,而今天如果我们能驱散漂浮在南传上座部佛教天空上的这两朵乌云,那么很可能将产生新的佛法革命。 因为这两个问题实际涉及到深入的无常,苦,无我,缘起以及对五蕴和涅槃的认识,也关系到造成佛教分裂和对立的大小乘之争。 如果被真正厘清,将重新确认一条清晰的解脱之道,不仅有机会终结佛教大小乘两千年之争,使得即将衰灭的佛法复兴,甚至有机会对科学乃至对我们的文明发展产生巨大的影响。因为人类只有完成对自我和存在的深入认识,才能找寻到真正的心灵解脱之道以及真正健康的文明繁荣之路。
过去两千多年,由于各种原因,并不具备解决这两个问题的足够因缘条件,但是现在,我认为已经具备了,到了该拨云见日的时候了。
如觉
2013年9月21日
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这是五年前的文章,我当初写这篇文章,目的是指出现在南传理论的严重不足,促进其改革,修正自己的错误,我认为这个错误是南传自己造成的错误,并非佛陀本人的错误。而我当时已经找到了解决这两个问题的方案,完全解决了它们,我认为这将会产生新的佛法革命,重新复兴佛法。但是在这之后,又经过两年多的深入思考,并随着我自己理论体系的逐渐清晰完善。我得出了一个起初连我自己都难以接受的结论:佛陀本人根本没有证悟解脱,是他自己犯下了错误,才导致后来的佛教继续了这个错误,而且我已经发现了佛陀之所以犯下这种错误的根本原因。
我是经过很长时间才接受了这个惊天结论,并且越来越确信无疑。佛法革命是肯定不会有了,但是人类新的认识革命却是要必然发生了,我所创建的 天行新学 也必将崛起!
看《笼罩在南传佛教上空的两朵乌云》有感
对佛教的系列批判:
1、灭佛者天行:我要那诸佛都烟消云散
2、佛陀根本错误:经验主义和还原论
3、笼罩在南传佛教上空的两朵乌云
4、看《南传佛教上空的两朵乌云》有感
5、先验自我论证:对认知的理性考察
6、佛法和新学比较:无我与有我
7、佛法和新学比较:灭苦与求真
8、佛法和新学比较:无常与有常
上节课我们说了,经典物理学的辉煌成就,也说了牛顿到底有多牛,最后我们还说了,在19世纪末,也就是20世纪初,经典物理学大厦上空飘着两朵乌云,远处还能隐隐约约看到有几朵小乌云,正在缓慢地袭来,给人造成了一种“山雨欲来风满楼”的感觉。
这些萦绕在经典物理学大厦上空的乌云,就是我们今天的主题——“困境”。
1900年的4月,新的百年刚刚开始,各行各业开个大会总结一下过去,展望一下未来还是非常必要的,科学界也不例外。
就在这个月的27号,欧洲各国有头有脸的科学家来到了英国皇家研究所开会,这时的爱因斯坦还在苏黎世联邦理工大学上学,不过他很快就要变成一个无业游民。
这时的波尔还在上高中,估计在操场上正在酣畅淋漓地踢足球。他们两个现在还算不上物理学家,更谈不上是有头有脸的人物。
在科学报告会上,76岁的老爷子开尔文勋爵发表了开篇演讲,按照惯例吹捧了一下现在的物理学多么多么的成功,听得下面的人不由得仰头45°再次膜拜经典物理学,不过,老爷子话锋一转,说,现在有两朵乌云,一朵飘在了热力学大厦,一朵飘在了电动力学大厦,这两朵乌云造成的困境现在还无法解决。
电动力学大厦上的乌云指的是,物质在以太中如何运动?热力学大厦上的乌云指的是,麦克斯韦——玻尔兹曼能量均分定理在实验中遇到的困难。
说人话,第一朵乌云是大家熟知的迈克尔逊——莫雷实验,他们两本来想检测地球在以太中的运动,对干涉仪垂直方向上的光速造成的差异,最后却发现光速没有变化,证明了以太并不存在。
所有的物理学家看到这个结果都有点发懵,这意味着经典电磁学和牛顿力学有不可调和的矛盾。这是经典物理学内部的矛盾,解决这个问题的人,就是现在正在热恋中、即将变成无业游民的爱因斯坦。当然这是相对论的范畴,我们不做过多的讨论。
另外一朵乌云就是大家更为熟知的黑体辐射问题 ,这个问题是1859年的时候,德国海德堡大学的古斯塔夫·基尔霍夫挖的坑,他挖这个坑的时候当时也并不知道黑体辐射问题在经典物理学的框架下没有办法解决,也更不知道这会牵扯出量子力学这门新的学科。
他当时提出这个问题只是基于两点原因,首先在1859年以前,不光是物理学家,包括所有人在内,只要你在冬天生过炉子,都发现过这样一个现象,铁制拨火棍在不同的温度下会发出不同颜色的光,随着温度的升高,颜色从暗红到橙黄到蓝白发生变化。
而且不同材质的物体,在相同的温度下,发出光的颜色一样,这表明物体在热状态下的辐射跟材质没有关系,也跟物体的大小,形状没有关系。
其次是基尔霍夫本人对光谱学还有很深的研究,(光谱学这个问题我后面还会提到,这也算是一朵小乌云),所以基尔霍夫就想搞清楚一个物体的温度,和它在光谱各个频率下辐射强度之间的关系。
基尔霍夫为了研究这个问题,顺便还构想出来一个不反射任何电磁辐射的物体,也就是说,这东西发出的电磁辐射,都是它自身辐射出来的。
由于自然界并不存在不反射电磁辐射的物体,因此基尔霍夫构想出了一个表面开有一个小孔的空心球;
这个空心球外表是一层绝热层,里面涂有吸收电磁辐射的材料,而且非常粗糙,当一束光从空心球的小孔射入以后,就会在球体内经过多次反射被完全吸收,所以这个空心球内部就成了一个完美的黑体,如果利用电加热给空心球内部提供热量,那么从这个小孔跑出来的电磁辐射,就是完美的黑体辐射。
所以基尔霍夫提出的这个问题,就叫黑体辐射问题,也叫空腔辐射问题。
他希望通过研究理想黑体的辐射,搞出一个公式,以后只需要知道一个物体的温度,就能算出这个物体辐射光谱的能量分布,或者是我们现在知道了一个物体辐射光谱的能量分布,就能算出它现在的温度是多少。
说到这里,是不是觉得研究这个问题还是比较实用的,比如说,太阳的温度是多少?我们总不能跑到太阳上去测吧,所以你只要有黑体辐射公式,就能通过它的光谱算出太阳的温度;
比如说,炼钢的时候,钢水的温度往往达到了几千摄氏度,那么你如何去测量钢水的温度?总不能拿个温度计去测吧,铁都变成了液体,啥温度计能抗住这么高的温度?
所以只要有黑体辐射光谱的公式,简单的分析下它的光谱,温度立马就出来了。
再比如说,1880年代的时候,人类进入了电气化时代,最具代表性的就是照明灯具的出现,当时受众面比较广的照明灯具是白炽灯,不过在白炽灯生产的过程中,遇到了这样的问题。
灯丝的温度达到多少最为合适,也就是说,在哪个温度下,白炽灯的光谱峰值会更多地落在可见光的范围内,在这个温度下工作的灯丝,就能减少不必要的红外辐射,或者说减少不必要的热损失。毕竟灯泡是用来照明的,而不是用来取暖的。
当时并没有人知道我们应该造多少瓦的灯泡合适,所以整个行业就没有一个参考标准,想造多少瓦就是多少瓦。
要知道当时造灯泡非常赚钱,其中牵扯到了巨大利益问题,除了像西门子电器公司、西屋电气公司,还有爱迪生电气公司这些大公司之外;
只要有机会有门路的人,都在开小作坊造灯泡,爱因斯坦他爸和叔叔就看到了这个发财的商机,不过他们一直都是小打小闹。
冯·西门子本人更是豪爽地在柏林郊区捐赠了一块土地,1887年德国在这片土地上建立起了帝国理工学院,买最好的实验设备,聘请全国最优秀的科学家,专门就研究测试各种新产品,目的就是要制定行业标准。当然黑体辐射的问题,也成为了这所学院首要解决的问题。
所以到了1890年代,黑体辐射问题就从简单的学术问题,上升到了国家层面的战略问题。从此德国一多半的科学家都一股脑地钻进了对黑体辐射的研究。这也是为什么量子论是从德国开始的。
自从基尔霍夫提出黑体辐射问题,以后的40年间,这个问题一直没有办法解决,原因有两点,虽然基尔霍夫构想出了完美黑体模型,但是当时造不出来;
建立帝国理工学院以后,1890年造出了空腔黑体,但是发现研究黑体辐射问题,可供物理学家使用理论就是经典电磁学和经典热力学,结果发现通过这个两个理论得出了公式;
一个是1896年帝国理工学的维恩,从玻尔兹曼分子热运动理论出发提出了维恩公式,另外一个是1900年英国的瑞丽爵士从电磁辐射的角度出发,采用能量均分定理,说人话就是将能量连续均匀的分配到各个辐射波长上,他也提出了一个公式,这两个公式都不能很好的符合黑体辐射能量分布的曲线。
维恩公式在短波波长符合得很好,但在长波范围总是比实验得出的数据要高,瑞丽的公式刚好相反,在长波范围符合得很好,但随着波长的减小,辐射会趋于无穷大。
这就是开尔文老爷子说的第二朵乌云,能量均分定理在实验中遇到的困难。关于黑体辐射更具体的一些问题,以及如何解决,下个视频,我们着重会再讲一下,毕竟这是量子论的开端。
现在我们说完了两朵乌云,接下来我们再说说,天边的几朵小乌云。
第一朵光电效应问题,光电效应我们知道是爱因斯坦在1905年解决的,但这个问题发现得比较早,1887年赫兹在实验室中寻找电磁波的时候,就发现了光电效应,不过赫兹当时只是观察到了有弧光照射和没有弧光照射感应圆环的时候,火花产生的难易程度不同。他当时也不知道这是咋回事,不过赫兹还是比较实事求是,不知道就是不知道,他在文章里详细地记录了这个现象。后面在讲到爱因斯坦的时候,会详细讲这个问题。毕竟爱因斯坦是量子论的元老级人物。
第二朵乌云是原子的线状光谱问题。前面我们说了基尔霍夫对光谱学也颇有研究,在1850年代的时候,他和本校的另外一位化学家本生,发现了元素的辐射光谱。
在当时那个年代,人们都搞不懂原子到底存不存在,更不知道原子的结构,也不知道元素化学性质的本质原因,所以那个时候的化学并不像现在这样是一门成熟、独立的学科。
当时的化学家总有点炼金术师的感觉,他们每天都在倒腾各种瓶瓶罐罐,把不同的元素混合在一起,看能发生什么反应,然后称一下反应前和反应后的比重,总结一些表象规律。
要不就是把各种元素拿到火下烧一烧,今天烧这个明天烧那个,自从本生改进了煤气灯以后,更是一发不可收拾。经过他改进的煤气灯温度更高,可以达到2300摄氏度,而且火焰很淡没有浓烟,这种煤气灯就叫本生灯。
烧着烧着他就发现这样一种现象,每种元素在火焰下都有它自己特有的颜色,比如钠的颜色就是**,钙的颜色就是砖红色,锂的颜色是深红色、钾的颜色是紫色等等;
本生就将这件事告诉了基尔霍夫,基尔霍夫说既然颜色不同,那光谱肯定不同,要不拿个三棱镜试试看,它俩就用三棱镜制作了一个简陋光谱仪,结果发现所有元素的发射光谱都是分立的线条,并不连续,就像条形码一样,而且每种元素的条形码都不一样。
两人立刻就认识到了这个发现的重要性,这不就是元素的身份证吗?他们把已知的元素光谱线都记录了下来,以后只要把一个东西往火里一烧,分析他的光谱,然后对照已经记录的元素光谱,发现其中有钠元素,有氯元素,就知道烧的是氯化钠。
他们用这个发现还解释了困扰人类已久的夫琅和费线,也就是太阳可见光谱中的暗线,其实所有的暗线都对应了特定元素的吸收线。
1859年,他们向德国科学院报告了此事,说已经知道了太阳的组成,当时所有的人都惊呆了,竟然能知道太阳的组成,简直有点不可思议。
从这件事就能看出实验物理学, 已经远远地领先于理论物理学,元素光谱是怎样形成的?为什么是分立线条?为什么每种元素的光谱都不一样?
这就是19世纪困扰人类的原子线状光谱的问题,要想解决这个问题,还得等正在操场上踢足球的波尔大神完成学业。
最后还有元素周期表中元素化学性质,表现出来的周期相似性问题,这也得等波尔大神出马才能解决。
好了,现在我们已经说完了19世纪经典物理学的辉煌以及困境,接下来,我们将正是踏入就量子论,看看旧量子论的三大巨头普朗克、爱因斯坦和波尔,是如何解决经典物理学的困境。
从19世纪到20世纪,在物理学晴朗的天空上,曾经飘浮着两朵乌云。一个是迈克尔森—莫雷实验;另一个是黑体辐射能谱。前者导致狭义相对论的建立;后者导致量子力学的诞生。现在由于“暗能量”的出现,所提示出的实验和理论的矛盾,是如此的明显,每一位物理学者只要往“天空”上一看,就能看到这里有“一大团”乌云的存在!
19世纪开尔文演讲中所提到的两朵乌云,一个是迈克尔逊-莫雷实验,一个是黑体辐射研究。
前者大致是说,以当时普遍认定的以太(那个时代科学家假设真空中存在的物质)为绝对静止的参考系,地球在宇宙中运动会和以太有非常大的相对速度,就如同你开着敞篷车以200迈的速度形式在路上,自己身体面对空气的感觉,而迈克尔逊和莫雷就想测出这个速度。
具体操作方法,弄开一块大石板,把他放在水银槽里,把光源射到分光片上投射到两个反光镜上,两道光束成垂直,再利用光子探测器探测。
结果发现两道光束竟然没有任何时间差,并且连续观测了好长时间结果也是一样的,这使得当时的物理界仿佛遭遇了大地震,因为一旦“以太”不复存在,那经典物理的大厦也将倒塌。
第二个黑体困境,人们把可以吸收全部辐射的物体,而有科学家想测出辐射能量和温度的关系。
威廉维恩通过粒子角度,经过计算得出他的辐射能量定律,也就是著名的维恩分布公式。
但其他科学家具体在实验中发现只能适用于短波长,其他范围却不适用。
后又有瑞利和金斯通过经典的麦克斯韦理论,也就是电磁波角度推导出瑞利-金斯公式,但他们的公式只适用于长波,而不适用于短波。
那这个世界的本质到底是波还是粒子呢
请听下回分解。
量子!
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