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「物理学的大厦已经落成,上面只有两朵乌云」是什么意思?

2021-06-05知识

在此我需要给开尔文男爵正个名。

开尔文男爵从来没说过「物理学的大厦已经落成,上面只有两朵乌云」这句话!很多科普作品都提及开尔文说了这句话,但是事实是,这些科普作者从来都没有去进行过任何考证,都是人云亦云!而且这种现象在量子力学史科普作品中还很常见!所以现在很多这些所谓的科学史故事,我都尽量去做第一手资料的考察,以保证自己不会犯和这些不负责任作者们一样的错误。

另外,(这一段讨论的是英国爵位因为开尔文是英国人)开尔文是男爵而不是爵士。男爵(男爵并不是男的爵士的意思,而必须合在一起看。也有女性的男爵叫做女男爵)和爵士来源于英国的贵族制度,属于两个不同的等级。

下面我就会对于这个事件进行详细的解释:

  1. 这个演讲并不是19世纪的最后一天。很多作品中都提到这是新年贺词或者元旦祝辞之类的,但是实际上这个演讲是在1900年4月27日 [1] [2] ,与新年一丁点关系都没有。
  2. 在那个题为【覆盖热量和光线的动力学理论的十九世纪的乌云】(Nineteenth-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light)的演讲中,他说:「动力学理论断言热和光都是运动的方式,现在这种理论的优美性和清晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色了 [2] 」。如果「只有两朵」这么简单(有的地方甚至写的是「小乌云」),还能使得黯然失色了么?由此可见,这开尔文看来,这两朵乌云的问题还挺严重!
  3. 在全文中,开尔文从未提到过「物理学的大厦已经落成」。那么这句话是否有被说过呢?这句话的确有人说过,不过那人是阿尔伯特·迈克尔逊,就是他的实验导致了第一朵乌云。迈克尔逊说 [3]
While it is never safe to affirm that the future of Physical Science has no marvels in store even more astonishing than those of the past, it seems probable that most of the grand underlying principles have been firmly established and that further advances are to be sought chiefly in the rigorous application of these principles to all the phenomena which come under our notice. It is here that the science of measurement shows its importance — where quantitative work is more to be desired than qualitative work. An eminent physicist remarked that the future truths of physical science are to be looked for in the sixth place of decimals.
尝试翻译一下:
尽管去断言物理学的未来不会再有惊人的奇迹是不安全的,但是似乎事实很可能就是,大多数基本的大原则已经被牢固地建立起来了。而未来的的进展主要如何对于我们所注意到的所有现象,更加严格地应用这些原则。正是在这里,测量科学显示了它的重要性——定量工作比定性工作更令人渴望。一位著名的物理学家说,物理科学的未来真理要在小数点的第六位找到。

另外,普朗克的导师,菲利普·冯·乔利也有过类似的说法。菲利普·冯·乔利想劝退普朗克,告诉他物理学没什么可研究的了,退了吧。没想到普朗克这个人本身随遇而安不喜欢变革,结果劝退的理由反倒成了劝进的原因——而万万没想到最初的变革竟是普朗克所掀起的。

总的来说,开尔文男爵从来没说过「物理学的大厦已经落成,上面只有两朵乌云」这样的话。这样的误传纯属太多的科学史科普作者人云亦云了。——比如在下述回答中,我还介绍了关于德布罗意博士论文的误传。

最后回到这两朵乌云分别是什么的问题。根据开尔文所说

第一朵乌云是随着光的波动论而开始出现的。它包括这样一个问题:地球如何能通过本质上是光以太这样的弹性固体运动呢?第二朵乌云是麦克斯韦-玻尔兹曼关于能量均分的学说。

最后第一朵乌云导出了相对论,第二朵则导出了量子力学。

参考

  1. ^https://zh.wikipedia.org/wiki/第一代开尔文男爵威廉·汤姆森
  2. ^ a b 李醒民 开尔文勋爵的「两朵乌云」 http://www.wuli.ac.cn/CN/abstract/abstract27610.shtml
  3. ^https://4gravitons.com/2016/03/11/in-defense-of-lord-kelvin-michelson-and-the-physics-of-decimals/