Relativity
作者: (美)阿尔伯特·爱因斯坦著;易洪波,李智谋编译
出版社:重庆出版社,2006
简介:量子的发现
因此,由于“场”的引进而开启的这场革命,绝没有结束。在世纪交替
时期,发生了同我们刚才讨论的事情无关的基本危机,由于麦克斯·普朗克
对热辐射的研究(1900年)使人们突然意识到它的严重性。这个事件的历史由
于下边的事实而值得注意:至少在开始阶段,它并没有受到任何惊人的实验
发现的影响。
在热力学的基础上,基尔霍夫得出这样的结论:在一个器壁温度为T的
不透光的容器内,辐射的能量密度和光谱组成与器壁的性质无关。这就是说
,单色辐射的密度是频率和绝对温度的普适函数。这就引起了一个有趣的问
题:如何决定这个函数。关于这个函数,在理论上我们可以确定些什么呢?
根据麦克断韦理论,辐射必定会对腔壁产生一个压力,这个压力由总能量密
度决定。从这点出发,玻尔兹曼用纯粹热力学方法推出:辐射的总能量密度
同T成正比。从而他为早先已由斯藩根据经验发现的定律找到了理论根据—
—他将这条经验定律同麦克斯韦理论的基础联系了起来。此后,维恩运用麦
克斯韦理论,在热力学上进行了创造性的思考,同时也发现了含有两个变量
的普适函数的精美形式。两个普适常数之一导致了量子论。
普朗克公式中的一个常量准确地给出了原子的真实大小。
普朗克清楚地意识到这是一个伟大的成功。但是这里有一个严重的缺陷
,幸而当初普朗克没有注意到。由于同样的考虑,应当要求普朗克公式同样
适用于低温状态。然而,如果真的这样的话,这个公式也就完蛋了。因此,
从现有的理论看,正确结论应当是:气体理论给出的振子的平均动能是错误
的。那就意味着否定了(统计)力学,或者由麦克斯韦理论得出的振子的平均
动能是错误的,那就意味着放弃了麦克斯韦理论。在这种情形下,最可能的
是,这两种理论都只有在有限的范围内是正确的,此外则不然。后边的情况
确实如此。如果普朗克得出了这样的结论,就不会有他的伟大发现了;因为
这样就剥夺了他的纯粹思考的基础。
现在回到普朗克的推理。根据气体分子运动论,玻尔兹曼已经发现,除
去常数因子外,熵等于我们所考察的状态的“几率”的对数。通过这种观点
,他认识到在热力学意义上过程是“不可逆”的。然而,从分子力学的观点
来看,所有过程都是可逆的。如果人们把由分子论定义的状态叫做微观描述
的状态,或者简称为微观状态,而把由热力学描述的状态称为宏观状态,那
么,有无数个状态属于宏观状态。这种想法之所以显得格外重要,是由于它
的适用范围并不局限于以力学为 ……