紫外灾难

普朗克的能量不连续谐振子假设也叫能量子假设,这个假设的提出对物理学有划时代的意义。但是,坚持经典理论的物理学家还大有人在, 怀疑和非难接踵而来。例如,1908 年,作为物理学泰斗的洛仑兹竟在罗马第四届国际数学大会上发表演讲,对普朗克的量子假设表示怀疑,同时对瑞利−金斯的理论表示支持,于是在物理学界中引起了很大的思想混乱。后来,在一些物理学家的批评下,洛仑兹承认了自己的错误,并站到了普朗克这一边。

经典物理学家们的错误实质在于不适当地把只在极端情况下证明有实际意义的理论当作普遍真理,力图推广到全过程,甚至连出现了荒谬的结果也在所不顾。这不能不引起某些实验家和思想敏锐的理论家的反对。1908 年,卢梅尔和普林舍姆在驳斥洛仑兹的文章中举了一个很浅显的例子:熔融的钢(T≈1700K)发出强得令人眼花的光,如果按瑞利− 金斯的理论,辐射能量密度与绝对温度成正比,则在室温(T≈300K)下, 黑体辐射能量理应为高温下的 300/1700≈1/6,但事实显然并非如此; 1911 年,埃伦费斯特(F.A.Ehrenfest,1879—1952)用“紫外灾难”来形容经典理论的困境。因为按照瑞利−金斯的理论,辐射能量密度与频率的平方成正比,则在高频的情况下能量就要趋于无限大,或者说,在紫色一端趋于发散。这当然是荒谬的。经典理论的维护者千方百计要弥补漏洞,但都无济于事。在那世纪之交的转折关头,在他们看来,物理学面临着一场深刻的“危机”。