Речь Кельвина "Облака"

В пятницу, 27 апреля 1900 года, британский физик лорд Кельвин выступил с речью под названием «Облака девятнадцатого века над динамической теорией тепла и света», которая началась так:

Красота и ясность динамической теории, которая утверждает, что тепло и свет являются способами движения, в настоящее время скрыты двумя облаками.

Кельвин объяснил, что «облака» - это два необъяснимых явления, которые он изобразил как последнюю пару дыр, которые нужно было заполнить. прежде чем иметь полное понимание термодинамических и энергетических свойств Вселенной, объяснил в классических терминах движения частицы.

Эта речь вместе с другими комментариями Кельвина, такими как физик Альберт Майкельсон в речи 1894 года, указывают на то, что он решительно полагал, что основная роль физики в тот день состояла в том, чтобы просто измерить известные величины с большой степенью точности во многих десятичных разрядах точность.

«Облака», на которые ссылался Кельвин, были:

1. Невозможность обнаружить светящийся эфир, в частности, отказ Эксперимент Майкельсона-Морли
instagram viewer
2. излучение черного тела эффект - известный как ультрафиолетовая катастрофа

Ссылки на эту речь стали несколько популярными по одной очень простой причине: лорд Кельвин был настолько неправ, насколько мог быть. Вместо мелких деталей, которые нужно было проработать, два «облака» Кельвина представляли фундаментальные ограничения классического подхода к пониманию вселенной. Их разрешение ввело совершенно новые и неожиданные области физики, известные под общим названием «современная физика».

Фактически, Макс Планк решил проблему излучения черного тела в 1900 году, предположительно, после того, как Кельвин дал речь) При этом ему пришлось ссылаться на концепцию ограничения допустимой энергии излучаемой светлый. Эта концепция «легких квантов» в то время рассматривалась как простая математическая уловка, необходимая для решения проблемы, но она работала. Подход Планка точно объяснил экспериментальные данные, полученные из-за нагреваемых объектов в проблеме излучения черного тела.

Однако в 1905 году Эйнштейн продолжил эту идею и использовал эту концепцию, чтобы также объяснить фотоэлектрический эффект. Между этими двумя решениями стало ясно, что свет, кажется, существует в виде маленьких пакетов или квантов энергии -фотоныкак они позже будут называться.

Как только стало ясно, что в пакетах присутствует свет, физики начали обнаруживать, что в этих пакетах существуют все виды материи и энергии, и возраст квантовая физика начал.

Другим «облаком», которое упомянул Кельвин, была неспособность экспериментов Майкельсона-Морли обсуждать светящийся эфир. Это было теоретическое вещество, которое, как считали физики того времени, пронизывало вселенную, поэтому свет мог двигаться как волна. Эксперименты Майкельсона-Морли были довольно гениальным экспериментом, основанным на идее свет будет двигаться с разными скоростями через эфир в зависимости от того, как Земля движется через него. Они создали метод для измерения этой разницы... но это не сработало. Оказалось, что направление движения света не имело отношения к скорости, что не соответствовало идее о том, что он движется через вещество, подобное эфиру.

Опять же, однако, в 1905 году Эйнштейн пришел и положил мяч на этот. Он выложил предпосылку специальная теория относительностиссылаясь на постулат о том, что свет всегда движется с постоянной скоростью. Когда он разработал теорию относительности, стало ясно, что концепция светящегося эфира уже не особенно полезна, поэтому ученые отказались от нее.

Популярные книги по физике часто упоминают об этом событии, потому что оно дает понять, что даже очень знающие физики могут быть преодолены чрезмерной уверенностью в степени их области применимость.

В своей книге Беда с физикойФизик-теоретик Ли Смолин говорит о речи:

Уильям Томсон (лорд Кельвин), влиятельный британский физик, классно объявил, что физика закончилась, за исключением двух небольших облаков на горизонте. Эти «облака» оказались ключами, которые привели нас к квантовой теории и теории относительности.

Физик Брайан Грин также ссылается на речь Кельвина в Ткань Космоса:

В 1900 году сам Кельвин заметил, что на горизонте парили «два облака», одно из которых связано со свойствами движения света, а другое - с аспекты излучения объектов излучаются при нагревании, но было общее ощущение, что это были простые детали, которые, без сомнения, скоро будут адресованный.

В течение десятилетия все изменилось. Как и ожидалось, две проблемы, поднятые Кельвином, были быстро решены, но они оказались ничем иным, как незначительными. Каждый зажег революцию, и каждый требует фундаментального переписывания законов природы.