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科普 》 上帝擲骰子嗎 》
第16節：章節標題(16)
曹天元 Capo
然而實驗結果卻讓他們震驚和失望無比：兩束光綫根本就沒有表現出任何的時間差。以太似乎對穿越於其中的光綫毫無影響。邁剋爾遜和莫雷不甘心地一連觀測了四天，本來甚至想連續觀測一年以確定地球繞太陽運行四季對以太風造成的差別，但因為這個否定的結果是如此清晰而不容質疑，這個計劃也被無奈地取消了。
圖2.2 邁剋爾遜－莫雷實驗簡圖
邁剋爾遜－莫雷實驗是物理史上最有名的“失敗的實驗”。它當時在物理界引起了轟動，因為以太這個概念作為絶對運動的代表，是經典物理學和經典時空觀的基礎。而這根支撐着經典物理學大廈的梁柱竟然被一個實驗的結果而無情地否定，那馬上就意味着整個物理世界的轟然崩塌。不過，那時候再悲觀的人也不認為，剛剛取得了偉大勝利，到達光輝頂峰的經典物理學會莫名其妙地就這樣倒臺，所以人們還是提出了許多折衷的辦法：愛爾蘭物理學家費茲傑惹（George FitzGerald）和荷蘭物理學家洛倫茲（Hendrik Antoon Lorentz）分別獨立地提出了一種假說，認為物體在運動的方向上會發生長度的收縮，從而使得以太的相對運動速度無法被測量到。這些假說雖然使得以太的概念得以繼續保留，但業已經對它的意義提出了強烈的質問。因為很難想象，一個衹具有理論意義的“假設物理量”究竟有多少存在的必要。果不其然，當相對論被提出後，“以太”的概念終於光榮退休，成為一個歷史名詞，不過那是後話了。
開爾文所說的“第一朵烏雲”就是在這個意義上提出來的。不過他認為長度收縮的假設無論如何已經使人們“擺脫了睏境”，所要做的衹是修改現有理論以更好地使以太和物質的相互作用得以自洽罷了。這朵烏雲最終會消失的。
至於“第二朵烏雲”，指的是黑體輻射實驗和理論的不一致。它是我們故事的一條主綫，所以我們會在後面的章節裏仔細地探討這個問題。在開爾文發表演講的時候，這個問題仍然沒有任何能夠得到解决的跡象，不過開爾文對此的態度倒也是樂觀的，因為他本人就並不相信玻爾茲曼的能量均分學說。他認為要驅散這朵烏雲，最好的辦法就是否定玻爾茲曼的學說，而且說老實話，玻爾茲曼的分子運動理論在當時的確還是有着巨大的爭議，以致於這位罕見的天才苦悶不堪，精神出現了問題。當年玻爾茲曼就嘗試自殺而未成，但他終於在6年後的一片小森林裏親手結束了自己的生命，留下了一個科學史上的大悲劇。
年邁的開爾文站在講臺上，臺下的聽衆對於他的發言給予熱烈的鼓掌。然而當時，他們中間卻沒有一個人（包括開爾文自己）會瞭解，這兩朵小烏雲對於物理學來說究竟意味着什麽。他們絶對無法想象，正是這兩朵不起眼的烏雲馬上就要給這個世界帶來一場前所未有的狂風暴雨，電閃雷鳴，並引發可怕的大火和洪水，徹底摧毀現在的繁華美麗。舊世界的一切將被徹底地蕩滌幹淨，曾經以為可以高枕無憂的人們將被拋棄到荒野中去，不得不在痛苦的探索中過上30年艱難潦倒，顛沛飄零的生活。他們更無法預見的是，正是這兩朵烏雲，終究會給物理學帶來偉大的新生，在烈火和暴雨中實現涅磐，並重新建造起兩幢更加壯觀美麗的城堡來。
第一朵烏雲，最終導致了相對論革命的爆發。
第二朵烏雲，最終導致了量子論革命的爆發。
今天看來，開爾文當年的演講簡直像一個神秘的讖言，似乎在冥冥中帶有一種宿命的意味。科學在他的預言下打了一個大彎，不過方向卻是完全出乎開爾文意料的。如果這位老爵士能夠活到今天，讀到物理學在新世紀裏的發展歷史，他是不是會為他當年的一語成讖而深深震驚，在心裏面打一個寒噤呢？
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飯後閑話：偉大的“意外”實驗
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