上节课我们说了，经典物理学的辉煌当作就，也说了牛顿到底有多牛，最后我们还说了，在19宿世纪末，也就是20宿世纪初，经典物理学大厦上空飘着两朵乌云，远处还能隐约约约看到有几朵小乌云，正在迟缓地袭来，给人造当作了一种“山雨欲来风满楼”的感受。
这些萦绕在经典物理学大厦上空的乌云，就是我们今天的本家儿题——“困境”。
1900年的4月，新的百年方才起头，各行各业开个大会总结一下曩昔，瞻望一下将来仍是很是需要的，科学界也不破例。
就在这个月的27号，欧洲列国有头有脸的科学家来到了英国皇家研究所开会，这时的爱因斯坦还在苏黎宿世联邦理工大学上学，不外他很快就要酿成一个无业游民。
这时的波尔还在上高中，估量在操场上正在酣畅淋漓地踢足球。他们两个此刻还算不上物理学家，更谈不上是有头有脸的人物。
在科学陈述会上，76岁的老爷子开尔文勋爵颁发了开篇演讲，按照老例吹嘘了一下此刻的物理学何等何等的当作功，听得下面的人禁不住仰头45°再次跪拜经典物理学，不外，老爷子话锋一转，说，此刻有两朵乌云，一朵飘在了热力学大厦，一朵飘在了电动力学大厦，这两朵乌云造当作的困境此刻还无法解决。
电动力学大厦上的乌云指的是，物质在以太中如何活动？热力学大厦上的乌云指的是，麦克斯韦——玻尔兹曼能量均分定理在尝试中碰到的坚苦。
说人话，第一朵乌云是大师熟知的迈克尔逊——莫雷尝试，他们两原本想检测地球在以太中的活动，对干与仪垂直偏向上的光速造当作的差别，最后却发现光速没有转变，证实了以太并不存在。
所有的物理学家看到这个成果都有点发懵，这意味着经典电磁学和牛顿力学有不成和谐的矛盾。这是经典物理学内部的矛盾，解决这个问题的人，就是此刻正在热恋中、即将酿成无业游民的爱因斯坦。当然这是相对论的范围，我们不做过多的会商。
别的一朵乌云就是大师更为熟知的黑体辐射问题 ，这个问题是1859年的时辰，德国海德堡大学的古斯塔夫·基尔霍夫挖的坑，他挖这个坑的时辰那时也并不知道黑体辐射问题在经典物理学的框架下没有法子解决，也更不知道这会牵扯出量子力学这门新的学科。
他那时提出这个问题只是基于两点原因，首先在1859年以前，不但是物理学家，包罗所有人在内，只要您在冬生成过炉子，都发现过这样一个现象，铁制拨火棍在分歧的温度下会发出分歧颜色的光，跟着温度的升高，颜色从暗红到橙黄到蓝鹤发生转变。
并且分歧材质的物体，在不异的温度下，发出光的颜色一样，这表白物体在热状况下的辐射跟材质没有关系，也跟物体的大小，外形没有关系。
其次是基尔霍夫本人对光谱学还有很深的研究，（光谱学这个问题我后面还会提到，这也算是一朵小乌云），所以基尔霍夫就想搞清晰一个物体的温度，和它在光谱各个频率下辐射强度之间的关系。
基尔霍夫为了研究这个问题，趁便还构思出来一个不反射任何电磁辐射的物体，也就是说，这工具发出的电磁辐射，都是它自身辐射出来的。
因为天然界并不存在不反射电磁辐射的物体，是以基尔霍夫构思出了一个概况开有一个小孔的空心球；
这个空心球外表是一层绝热层，里面涂有接收电磁辐射的材料，并且很是粗拙，当一束光从空心球的小孔射入今后，就会在球体内颠末多次反射被完全接收，所以这个空心球内部就当作了一个完美的黑体，若是操纵电加热给空心球内部供给热量，那么从这个小孔跑出来的电磁辐射，就是完美的黑体辐射。
所以基尔霍夫提出的这个问题，就叫黑体辐射问题，也叫空腔辐射问题。
他但愿经由过程研究抱负黑体的辐射，搞出一个公式，今后只需要知道一个物体的温度，就能算出这个物体辐射光谱的能量分布，或者是我们此刻知道了一个物体辐射光谱的能量分布，就能算出它此刻的温度是几多。
说到这里，是不是感觉研究这个问题仍是比力适用的，好比说，太阳的温度是几多？我们总不克不及跑到太阳上去测吧，所以您只要有黑体辐射公式，就能经由过程它的光谱算出太阳的温度；
好比说，炼钢的时辰，钢水的温度往往达到了几千摄氏度，那么您如何去测量钢水的温度？总不克不及拿个温度计去测吧，铁都酿成了液体，啥温度计能抗住这么高的温度？
所以只要有黑体辐射光谱的公式，简单的阐发下它的光谱，温度立马就出来了。
再好比说，1880年月的时辰，人类进入了电气化时代，最具代表性的就是照明灯具的呈现，那时受众面比力广的照明灯具是白炽灯，不外在白炽灯出产的过程中，碰到了这样的问题。
灯丝的温度达到几多最为合适，也就是说，在哪个温度下，白炽灯的光谱峰值会更多地落在可见光的规模内，在这个温度下工作的灯丝，就能削减不需要的红外辐射，或者说削减不需要的热损掉。究竟结果灯胆是用来照明的，而不是用来取暖的。
那时并没有人知道我们应该造几多瓦的灯胆合适，所以整个行业就没有一个参考尺度，想造几多瓦就是几多瓦。
要知道那时造灯胆很是赚钱，此中牵扯到了庞大好处问题，除了像西门子电器公司、西屋电气公司，还有爱迪生电气公司这些大公司之外；
只要有机遇有道路的人，都在开小作坊造灯胆，爱因斯坦他爸和叔叔就看到了这个发家的商机，不外他们一向都是小打小闹。
冯·西门子本人更是豪爽地在柏林郊区捐赠了一块地盘，1887年德国在这片地盘上成立起了帝国理工学院，买最好的尝试设备，礼聘全国最优异的科学家，专门就研究测试各类新产物，目标就是要拟定行业尺度。当然黑体辐射的问题，也当作为了这所学院首要解决的问题。
所以到了1890年月，黑体辐射问题就从简单的学术问题，上升到了国度层面的计谋问题。从此德国一多半的科学家都一股脑地钻进了对黑体辐射的研究。这也是为什么量子论是从德国起头的。
自从基尔霍夫提出黑体辐射问题，今后的40年间，这个问题一向没有法子解决，原因有两点，固然基尔霍夫构思出了完美黑体模子，可是那时造不出来；
成立帝国理工学院今后，1890年造出了空腔黑体，可是发现研究黑体辐射问题，可供物理学家利用理论就是经典电磁学和经典热力学，成果发现经由过程这个两个理论得出了公式；
一个是1896年帝国理工学的维恩，从玻尔兹曼分子热活动理论出发提出了维恩公式，别的一个是1900年英国的瑞丽爵士从电磁辐射的角度出发，采用能量均分定理，说人话就是将能量持续平均的分派到各个辐射波长上，他也提出了一个公式，这两个公式都不克不及很好的合适黑体辐射能量分布的曲线。
维恩公式在短波波长合适得很好，但在长波规模老是比尝试得出的数据要高，瑞丽的公式刚好相反，在长波规模合适得很好，但跟着波长的减小，辐射会趋于无限大。
这就是开尔文老爷子说的第二朵乌云，能量均分定理在尝试中碰到的坚苦。关于黑体辐射更具体的一些问题，以及如何解决，下个视频，我们着重会再讲一下，究竟结果这是量子论的初步。
此刻我们说完了两朵乌云，接下来我们再说说，天边的几朵小乌云。
第一朵光电效应问题，光电效应我们知道是爱因斯坦在1905年解决的，但这个问题发现得比力早，1887年赫兹在尝试室中寻找电磁波的时辰，就发现了光电效应，不外赫兹那时只是不雅察到了有弧光照射和没有弧光照射感应圆环的时辰，火花发生的难易水平分歧。他那时也不知道这是咋回事，不外赫兹仍是比力脚踏实地，不知道就是不知道，他在文章里具体地记实了这个现象。后面在讲到爱因斯坦的时辰，会具体讲这个问题。究竟结果爱因斯坦是量子论的元老级人物。
第二朵乌云是原子的线状光谱问题。前面我们说了基尔霍夫对光谱学也颇有研究，在1850年月的时辰，他和本校的别的一位化学家本生，发现了元素的辐射光谱。
在那时那个年月，人们都搞不懂原子到底存不存在，更不知道原子的布局，也不知道元素化学性质的素质原因，所以那个时辰的化学并不像此刻这样是一门当作熟、自力的学科。
那时的化学家总有点炼金术师的感受，他们天天都在倒腾各类瓶瓶罐罐，把分歧的元素夹杂在一路，看能发生什么反映，然后称一下反映前和反映后的比重，总结一些表象纪律。
要不就是把各类元素拿到火下烧一烧，今天烧这个明天烧那个，自从本生改良了煤气灯今后，更是一发不成收拾。颠末他改良的煤气灯温度更高，可以达到2300摄氏度，并且火焰很淡没有浓烟，这种煤气灯就叫本生灯。
烧着烧着他就发现这样一种现象，每种元素在火焰下都有它本身特有的颜色，好比钠的颜色就是黄色，钙的颜色就是砖红色，锂的颜色是深红色、钾的颜色是紫色等等；
本生就将这件事告诉了基尔霍夫，基尔霍夫说既然颜色分歧，那光谱必定分歧，要不拿个三棱镜尝尝看，它俩就用三棱镜建造了一个简陋光谱仪，成果发现所有元素的发射光谱都是分立的线条，并不持续，就像条形码一样，并且每种元素的条形码都纷歧样。
两人立即就熟悉到了这个发现的主要性，这不就是元素的身份证吗？他们把已知的元素光谱线都记实了下来，今后只要把一个工具往火里一烧，阐发他的光谱，然后对照已经记实的元素光谱，发现此中有钠元素，有氯元素，就知道烧的是氯化钠。
他们用这个发现还诠释了困扰人类已久的夫琅和费线，也就是太阳可见光谱中的暗线，其实所有的暗线都对应了特定元素的接收线。
1859年，他们标的目的德国科学院陈述了此事，说已经知道了太阳的构成，那时所有的人都惊呆了，竟然能知道太阳的构成，的确有点不成思议。
从这件事就能看出尝试物理学， 已经远远地领先于理论物理学，元素光谱是如何形当作的？为什么是分立线条？为什么每种元素的光谱都纷歧样？
这就是19宿世纪困扰人类的原子线状光谱的问题，要想解决这个问题，还得等正在操场上踢足球的波尔大神完当作学业。
最后还有元素周期表中元素化学性质，表示出来的周期相似性问题，这也得等波尔大神出马才能解决。
好了，此刻我们已经说完了19宿世纪经典物理学的辉煌以及困境，接下来，我们将恰是踏入就量子论，看看旧量子论的三大巨子普朗克、爱因斯坦和波尔，是如何解决经典物理学的困境。
