为什么世界在19年底产生了那么多优秀的物理学家?
后来有了所谓的“第二次科学革命”,主要是指相对论和量子力学衍生出的现代物理体系。
当技术达到一个临界点,基础科学就会迎来一个大的爆发式发展。
关键技术的出现是基础科学爆发的前提。
现在历史上有两次影响深远的科学革命。这两个时代都是基础科学的黄金时代。
先看第一次科学革命。
哥白尼提出日心说时,用肉眼观察,积累了大量的观察数据。这与技术进步无关。
伽利略制造了第一台天文望远镜。这是人类第一次把镜头对准星空!科学史上伟大的技术进步!第一次获得了远超肉眼极限的观测数据!伽利略为日心说找到了最重要的观测数据,并继续普及日心说。
随后第谷、哈雷等人继续用天文望远镜观测,第谷的学生开普勒根据老师的数据发现了开普勒三定律。
最终,牛顿凭借过人的聪明才智,综合了以往所有的理论和数据,发现了牛顿三大定律和万有引力定律。
技术进步——天文望远镜;关键数据-行星轨道数据。这是第一次科学革命的前提。
望远镜的发现起初没有任何理论依据,完全是偶然的。但是伽利略做了一个放大倍数更高的天文望远镜,后来很多科学家研究望远镜的光学理论和成像规律。几何光学逐渐形成。这又是一个典型的技术驱动理论。然后,基于几何光学的理论,牛顿做出了第一台反射式望远镜,这也是第一台消色差望远镜。在这里,理论促进了技术的进一步发展。
(唉,伽利略和牛顿都是理工科的天才!)
看看第二次科学革命。
19年底,物理楼已经建得富丽堂皇,只有两朵“乌云”。(第一片乌云主要指迈克尔逊-莫雷实验结果与以太漂移理论的矛盾;第二种乌云主要是指热学中的能量均分规律,气体比热和潜在辐射能谱的理论解释导致了与实验不同的结果,特别是黑体辐射理论中的“紫外灾难”。)
第一个打破19世纪终极物理梦想的人出现了。迈克尔逊-莫雷实验使爱因斯坦证实了“光速不变原理”。这是相对论的第一公理,也是相对论的基础。后来,爱因斯坦先后建立了狭义相对论和广义相对论。
普朗克还用普朗克常数成功解决了“紫外线灾难”。这里,量子化常数首次出现。
后来发现原子光谱是离散的,然后随着实验技术的逐步完善,光谱的精细结构和超精细结构被一一发现。
然后对量子物理的研究越来越多。然后,薛定谔和海森堡分别表述了波动力学和矩阵力学。至此,量子力学建立。
技术进步-精密实验工具:重要数据——迈克尔逊-莫雷实验,光谱结构。这是第二次科学革命的前提。
迈克尔逊-莫雷实验最大的难点除了巧妙的设计,就是仪器的精度。所以这个实验只能出现在19年底,而不能出现在18年底。光谱结构测量技术也出现在19年底和20世纪初。随着迈克尔逊-莫雷实验的出现和光谱结构的精确测量,相对论和量子力学迅速形成,新的物理体系迅速建立。在这里,技术推动了理论。我一直相信,如果这个技术进步提前一百年,第二次科学革命就提前一百年,所以我们会纪念19世纪初的爱因斯坦,而不是现在的爱因斯坦。