1899年最后一天的午夜，孤獨的時鐘傳來報時的聲音谱姓，從此刻開始衩侥，人類邁入了歷史上變革空前劇烈的世紀国旷。在遙遠的東方，大清帝國的統(tǒng)治正搖搖欲墜茫死。古老的中國正在痛苦的尋找變法圖強的道路跪但，政治思想正在進行著激烈地碰撞。此時在繁華的西方世界峦萎，普朗克已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了我們的世界已經(jīng)不再連續(xù)屡久。這種量子化的思想即將摧毀舊有的物理觀念，從此為人類的世界觀打開一條新的大道爱榔。
? ? ? ? 如同開爾文勛爵的演講詞被环，20世紀初，物理學上空的第二朵烏云详幽，即關(guān)于能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上發(fā)現(xiàn)的能量均分定則在氣體比熱以及熱輻射能譜理論出現(xiàn)的紫外災難筛欢，開始漸漸積蓄著摧毀舊有體系的力量：1900年浸锨，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質(zhì)交換能量是以間斷的形式（能量子）實現(xiàn)的版姑，能量子的大小同輻射頻率成正比柱搜，比例常數(shù)稱為普朗克常數(shù)，從而得出普朗克公式剥险，正確地給出了黑體輻射能量分布聪蘸。在此之前，能量均分定理指出黑體輻射在紫外區(qū)域會趨于無窮大表制，而這一理論結(jié)果與實驗極為不符健爬。在1901年普朗克的著作《熱輻射理論》中，普朗克也難以接受將電磁波量子化的思想夫凸。而最終將電磁波量子化的偉大人物浑劳，正是日后蜚聲全球的阿爾伯特·愛因斯坦阱持。
? ? ? ? 1905年夭拌，愛因斯坦真正從理論上解釋了光量子理論。遠在1887年衷咽，赫茲在實驗中發(fā)現(xiàn)當光照在兩個帶電球之間時它們之間的電流會變大鸽扁。雖然這個及其微弱的光亮對赫茲的實驗報告沒有影響，但赫茲還是將它記錄了下來镶骗。匆匆離開人世的赫茲不會想到桶现，就在20年后，他一個細心的發(fā)現(xiàn)將為光電效應(yīng)提供有利的證據(jù)鼎姊，繼而為人類的彩色照相機的發(fā)明打開了大門骡和。
? ? ? ? 光量子理論突破了人類認識光的常識：它表明電磁波不再連續(xù)，而是由帶有一份份量子化的能量的光子組成的相寇。在此基礎(chǔ)上慰于，愛因斯坦又提出了固體震動能量量子化的理論。1921年唤衫，愛因斯坦因為建立了光量子理論而獲得諾貝爾物理學獎婆赠。
? ? ? ? ? 在原子結(jié)構(gòu)理論的建立上，1898年佳励，JJ湯姆孫提出了“棗糕模型”：原子是一個帶正電荷的球休里，電子鑲嵌在里面，原子好似一塊“葡萄干布丁”赃承，故名“棗糕模型”妙黍。
? ? ? ? ? 1911年，盧瑟福提出了行星模型瞧剖。它如圖今天我們看到的大部分原子雕塑那樣拭嫁，原子的大部分體積是空的，并且其大部分質(zhì)量集中在原子核，電子按照一定軌道圍繞著一個帶正電荷的很小的原子核運轉(zhuǎn)噩凹。這個模型無疑在美學上是漂亮的巴元，但是，它無法解決原子光譜的不連續(xù)等諸多問題驮宴。但是今天逮刨，因為行星模型易于接受和它美麗的原因而被大眾廣泛了解。
? ? ? ? 1913年堵泽，為了解釋氫原子線狀光譜這一事實修己，玻爾在行星模型的基礎(chǔ)上提出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型：電子在固定的軌道運動，且軌道是量子化的迎罗，電子只能從一個軌道躍遷到其他軌道睬愤，在躍遷的同時，原子便釋放或吸收相應(yīng)的能量纹安。
? ? ? 但波爾的理論不能很好的解釋其它原子的光譜尤辱，于是在20年代，一批物理學家基于偉大的德國物理學家海森堡的測不準原理（即你不可能同時準確知道一個粒子的位置和它的速度厢岂，粒子位置的不確定性光督，必然大于或等于普朗克常數(shù)（Planck constant）除于4π（ΔxΔp≥h/4π））提出了電子云模型。電子云模型不再以軌道描述微觀粒子的運行規(guī)律塔粒，而是以電子在某一位置出現(xiàn)的概率结借。而其中的核心方程式，則是薛定諤在1926年提出的薛定諤方程卒茬。
? ? ? ? 而在人類認識到物質(zhì)同時具有波粒二象性之后船老，為了解釋經(jīng)典物理體系下無法解釋的現(xiàn)象，法國物理學家德布羅意于1923年提出了物質(zhì)波這一概念圃酵。認為一切微觀粒子均伴隨著一個波柳畔，這就是所謂的德布羅意波。
? ? ? ? 在微觀領(lǐng)域辜昵，量子力學已經(jīng)幾乎可以完美地解釋實驗觀察到的現(xiàn)象荸镊。但是，物理學上空的第一朵烏云依然壓在一位瑞士專利局小職員的心上堪置。經(jīng)過多年的思考躬存，1905年，這個名叫阿爾伯特·愛因斯坦提出了震驚世界的狹義相對論舀锨。它幾乎完美地解釋了牛頓心中的困惑：引力的本質(zhì)是什么岭洲？他也完美地解釋了水星繞太陽的軌道和牛頓引力方程差異的原因。
? ? ? ? 1905年坎匿，愛因斯坦發(fā)表了5篇論文盾剩，覆蓋了3個不同的領(lǐng)域：光電效應(yīng)雷激、布朗運動和狹義相對論。它徹底地改變了物理學的前進方向告私，完成了該領(lǐng)域的奠基屎暇。而因為愛因斯坦在1905年對物理學的偉大貢獻，2005年1月13日驻粟，在巴黎召開的國際物理年發(fā)起會議上根悼，國際物理年在全球正式啟動。會議宣告2005年為國際物理年蜀撑，旨在紀念愛因斯坦為科學的進步和人類的發(fā)展所做成的偉大貢獻挤巡。
? ? ? ? 狹義相對論解釋了引力場形成的原因，提出了物質(zhì)的質(zhì)量方程式酷麦。狹義相對論深化了牛頓所奠定的牛頓力學矿卑，深化了牛頓所提出的時空觀，從而影響到當代物理學的各個領(lǐng)域沃饶。人們公允地認為這是物理學領(lǐng)域里的大突破母廷，亦即由宏觀低速運動領(lǐng)域進入到宏觀高速領(lǐng)域的突破。這一突破的重要后果之一绍坝，是愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量能量等價的公式徘意，E=mc2，并為人類利用原子能指出了方向轩褐，也為人類今天最大的威脅埋下了伏筆。
? ? ? ? 由于狹義相對論的適用范圍只有慣性參考系玖详，它的時空背景是平直的四維時空把介。1916年，偉大的愛因斯坦提出了適用范圍更廣的廣義相對論蟋座，此時它的適用范圍已經(jīng)擴大包括非慣性系在內(nèi)的一切參考系拗踢。它完美地解釋了物質(zhì)引力相互作用的規(guī)律，它預言了黑洞和引力波的存在向臀。頗具意味的是巢墅，剛好在100年后，美國激光干涉引力波觀測臺LIGO宣布成功探測到第一例雙中子星引力波券膀，這是人類首次窺見到引力波源頭的奧秘君纫。從此，人類不再僅僅依靠電磁波來探索宇宙芹彬，引力波的發(fā)現(xiàn)蓄髓，不僅為人類探索宇宙打開了另外一扇窗，而時間上的巧合舒帮，不由得讓人浮想聯(lián)翩……
? ? ? ? 相對論会喝，量子力學陡叠。這兩大支柱撐起了現(xiàn)代物理學的天空。它們驚人的精確性和廣泛性使無數(shù)物理學家瞠目結(jié)舌肢执，拜倒于它們的石榴裙下枉阵。在這兩大支柱被提出之后，理論物理學家將物質(zhì)世界的基本力歸結(jié)于強相互作用预茄、弱相互作用岭妖、電磁相互作用和引力相互作用。但是反璃，引力在量子化中的困難和它數(shù)量級的極度微小使它難以歸入該體系昵慌。愛因斯坦在1923年的諾貝爾得獎感言中說：“我欲探索一個統(tǒng)整理論的理智思維，是無法滿足于存在有兩個本質(zhì)彼此完全獨立的領(lǐng)域之假設(shè)淮蜈≌剩”。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 這位老人癡迷于物理學的“大一統(tǒng)”的美麗當中梧田，他想建立一個完美而又廣泛的理論如圖當年牛頓爵士建立的經(jīng)典力學體系淳蔼。他為此幾乎和當時理論物理學研究的主流背道而馳，把人生最后的30年都貢獻給自己一生的信仰裁眯。每隔幾年都傳出他即將完成這個偉大的大一統(tǒng)方程式的消息鹉梨，但最終被證明那只是空穴來風。他煢煢孑立穿稳，形影相吊存皂，卻最后不得不在這個無數(shù)理論物理學家的信仰面前低下了他那高貴的頭顱。但他的基本思想依然鼓勵著后來的理論物理學家為大一統(tǒng)的信仰而奮斗逢艘。在愛因斯坦去世20年后旦袋，一個研究生無意間在書堆中找出的歐拉方程，或許會完成物理學史上最偉大的統(tǒng)一它改。在那個風雨交加的雨夜疤孕，電閃雷鳴，上帝似乎在阻止一位正在黑板前奮筆疾書的物理學家央拖。他筆下的方程式祭阀，或許將提供這個信仰最好的解決方式……
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