Mowa Kelvina „Chmury”

W piątek, 27 kwietnia 1900 r. Brytyjski fizyk Lord Kelvin wygłosił przemówienie zatytułowane „Chmury dziewiętnastowieczne nad dynamiczną teorią ciepła i światła”, które rozpoczęło:

Piękno i przejrzystość teorii dynamiki, która uznaje ciepło i światło za tryby ruchu, jest obecnie zasłonięta przez dwie chmury.

Kelvin wyjaśnił, że „chmury” były dwoma niewyjaśnionymi zjawiskami, które przedstawił jako ostatnią parę dziur, które należy wypełnić zanim całkowicie zrozumie termodynamiczne i energetyczne właściwości wszechświata, wyjaśnione w klasycznych terminach ruchu cząstki

To przemówienie, wraz z innymi komentarzami przypisanymi Kelvinowi, na przykład przez fizyka Alberta Michelsona w przemówieniu z 1894 r., Wskazuje, że zdecydowanie uważał, że główną rolą fizyki w tym dniu było po prostu mierzenie znanych wielkości z dużą dokładnością, z dokładnością do wielu miejsc po przecinku precyzja.

„Chmury”, o których mówił Kelvin, to:

1. Niemożność wykrycia świetlistego eteru, w szczególności awaria Eksperyment Michelsona-Morleya
instagram viewer
2. The promieniowanie ciała czarnego efekt - znany jako katastrofa ultrafioletowa

Odniesienia do tego przemówienia stały się nieco popularne z jednego bardzo prostego powodu: lord Kelvin był tak samo źle, jak mógł być. Zamiast drobnych szczegółów, które należało dopracować, dwie „chmury” Kelvina stanowiły podstawowe ograniczenia klasycznego podejścia do rozumienia wszechświata. Ich rezolucja wprowadziła zupełnie nowe i nieoczekiwane dziedziny fizyki, zwane wspólnie „współczesną fizyką”.

W rzeczywistości Max Planck rozwiązał problem promieniowania ciała czarnego w 1900 roku, prawdopodobnie po tym, jak Kelvin go dał mowa) Robiąc to, musiał odwołać się do koncepcji ograniczeń dozwolonej energii emitowanej światło. Ta koncepcja „lekkich kwantów” była wówczas uważana za prostą matematyczną sztuczkę, niezbędną do rozwiązania problemu, ale zadziałała. Podejście Plancka dokładnie wyjaśniło dowody eksperymentalne wynikające z podgrzewania obiektów w problemie promieniowania ciała czarnego.

Jednak w 1905 roku Einstein posunął ten pomysł dalej i wykorzystał tę koncepcję również do wyjaśnienia efekt fotoelektryczny. Pomiędzy tymi dwoma rozwiązaniami stało się jasne, że światło wydaje się istnieć jako małe paczki lub kwanty energii -fotony, jak się później nazywają.

Gdy stało się jasne, że światło istnieje w pakietach, fizycy zaczęli odkrywać, że w tych pakietach istniały wszelkiego rodzaju materia i energia oraz wiek Fizyka kwantowa rozpoczął się.

Inną „chmurą”, o której wspominał Kelvin, była porażka eksperymentów Michelsona-Morleya w celu omówienia świetlistego eteru. To była teoretyczna substancja, którą według fizyków dnia przeniknęło wszechświat, aby światło mogło poruszać się jak fala. Eksperymenty Michelsona-Morleya były dość genialnym zestawem eksperymentów opartych na tej idei światło poruszałoby się z różną prędkością przez eter, w zależności od tego, jak poruszała się przez niego Ziemia. Stworzyli metodę pomiaru tej różnicy... ale to nie zadziałało. Wyglądało na to, że kierunek ruchu światła nie miał wpływu na prędkość, co nie pasowało do idei przemieszczania się przez substancję taką jak eter.

Ponownie jednak w 1905 roku pojawił się Einstein i rzucił piłkę. Ustanowił przesłankę specjalna teoria względności, powołując się na postulat, że światło zawsze poruszało się ze stałą prędkością. Gdy rozwinął teorię względności, stało się jasne, że koncepcja świecącego eteru nie była już szczególnie pomocna, więc naukowcy ją odrzucili.

Popularne książki z fizyki często odwoływały się do tego wydarzenia, ponieważ wyjaśnia, że ​​nawet bardzo znających się na rzeczy fizyków można pokonać nadmierną pewność siebie w zakresie ich dziedziny możliwość zastosowania.

W jego książce Kłopoty z fizykąfizyk teoretyczny Lee Smolin mówi o mowie:

William Thomson (Lord Kelvin), wpływowy brytyjski fizyk, ogłosił, że fizyka się skończyła, z wyjątkiem dwóch małych chmur na horyzoncie. Owe „chmury” okazały się wskazówkami, które doprowadziły nas do teorii kwantowej i teorii względności.

Fizyk Brian Greene również odwołuje się do przemówienia Kelvina w Tkanina kosmosu:

W 1900 r. Sam Kelvin zauważył, że na horyzoncie unosiły się „dwie chmury”, jedna związana z właściwościami ruchu światła, a druga z aspekty obiektów promieniujących emitują po podgrzaniu, ale panowało ogólne wrażenie, że były to jedynie szczegóły, które bez wątpienia wkrótce będą zaadresowany.

W ciągu dekady wszystko się zmieniło. Zgodnie z przewidywaniami dwa problemy, które poruszył Kelvin, zostały natychmiast rozwiązane, ale okazały się jedynie niewielkie. Każda z nich wywołała rewolucję i każda wymaga fundamentalnego przepisania praw natury.