能量子

一、经典物理学所面临的挑战

物理学发展到十九世纪末，历经三百年的历史，可以说几乎达到了完备成熟的阶段．由伽利略和牛顿等人奠定的经典力学，经过欧拉、拉格朗日和哈密顿等人的工作，已经建立严格的数学形式和完整的结构体系．由法拉弟和麦克斯韦等建立的电磁场理论，用一组极其优美的方程，把当时已知的电、磁和光现象都统一起来了，使电磁学成为经典物理学中一个完整的分支．能量守恒与转化定律的发现，不仅为建立热力学奠定了基础， 同时也使客观世界中一切物质的运动，不论它们是以热、声、光、电、机械、化学等什么形式出现，都有一个统一的量度标准——能量．人们对物质运动过程的探索，也从宏观现象进入到分子运动的领域，通过麦克斯韦、玻尔兹曼、吉布斯等人的努力经典物理学的另一个分支——经典统计力学也建立起来了．所以说，在十九世纪末，经典物理学的各个分支，如力学、光学、热力学、统计力学、电磁学等等都已经高度发展并几乎完备成熟了．这时，似乎所有的基本问题都已经研究清楚了，科学受到了人们从来未有过的崇敬．物理学家们怀着无比自豪的心情跨入了二十世纪．1900 年元旦，著名的英国物理学家开尔文勋爵在新年献词中十分满意地宣布：在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了．可是就在物理学大厦将要落成之际，科学实验却发现了一系列经典物理学无法解释的事实，如 1895 年 11 月 8 日德国物理学家伦琴发现 X 射线；1896 年法国物理学家贝克勒尔和居里夫妇发现天然放射性现象；1897 年英国物理学家 J·J 汤姆逊发现了电子．这被称为世纪之交的三大发现猛烈地冲击着经典物理学中关于质量、能量、运动等基本概念，人们为了寻求新的实验现象的理论解释，不得不回过头来，对已有的理论作出新的检验．在物理学界这种“山雨欲来风满楼”之际，一个新的未知领域——微观世界已初露头脚，物理学正面临着革命的前夜．而带头走入微观领域大门的是著名物理学家普朗克．