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米兰体育官网入口:一个烤箱小孔怎样摧毁了整个经典物理学? 量子风云录01
来源:米兰体育官网入口 发布时间:2026-04-13 11:05:13
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牛顿力学、麦克斯韦方程组、热力学计算物理——三大支柱撑起了一座光辉的宫廷。其时的顶尖学者,比方开尔文勋爵,曾公开说过:
这是《量子风云录》系列第1篇。点击我的头像进入主页,可检查系列其他文章。
不论你用铁烤箱、陶土炉子、仍是铜腔——只需温度相同,小孔宣布的光谱就一模相同。形状、原料、巨细,全都不影响成果。
而他们的使命,便是从理论上推导出这份标准答案的数学公式。听起来不难,对吧?
幻想一个开着小孔的空腔。光线射进小孔后,在里面重复弹跳、被吸收,几乎不可能再逃出来。
19世纪90年代,两位物理学家从经典理论动身,企图破解这道题。成果很有意思:他们各答对了一半。
英国物理学家瑞利和金斯换了一条路。他们根据麦克斯韦电磁理论和计算力学,把空腔里的辐射看作各种频率的驻波。然后套用能量均分定理:每个振动模式的均匀能量是kT。
频率越高,单位体积内的包括的能量越大。按平方的速度增加。假如频率不断升高,进入紫外线、X射线、伽马射线的波段,会产生什么?
把一切频率的能量加起来,总能量 = 无穷大。依照这一个经典理论,任何一个烤箱——哪怕只要30度——都会在紫外波段释放出无限的能量。
瑞利-金斯公式的推导,逻辑谨慎,每一步都有据可查。它建立在其时最可靠的两大支柱上:麦克斯韦的电磁理论、玻尔兹曼的计算力学。但一个无懈可击的推导,得出了一个荒唐的成果。
就像手里有两块布料,一块只能做上衣,另一块只能做裤子。但经典理论这位成衣,怎样也缝不出一套合身的衣服。一个烤箱上的小孔,暴露了经典物理学最深的裂缝。而这条裂缝,终究炸开了一整个量子国际。
烤箱那个比如,你有没有想过其实自己也能大约了解这个试验的思路?你更想知道维恩是怎样推导的,仍是瑞利-金斯公式为何会在高频失效?
下一期,咱们会看到马克斯·普朗克怎样用一种近乎“失望”的方法,找到了那条仅有的出路,并亲手点着了量子革新的火种。
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