文章主要介绍两大支柱建立的时代背景，后面的文章会有详细讲解两大支柱的内容。英国的工业革命始于18世纪60年代，这个标志着我们人类科学技术得到了质的发展，人类的生产力得到了极大的提升，但是这些科学的发展都离不开工业革命开始前100-200年前科学家的努力，特别是伽利略、牛顿大神等诸多科学家的贡献。但是随着科学的发展，原有的物理理论很难去解释新出现的问题，在19世纪末物理界有两朵乌云：黑体辐射和迈克耳逊莫雷实验。
任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。当有电磁波（比如光）射到物体上，那么物体就会吸收、反射和辐射电磁波出来，但是这三种电磁波往往都是同时出现的，科学家为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体--黑体，以此作为热辐射研究的标准物体。黑体如上图所示，电磁波射进去这个金属空腔内，射进去的电磁波就一直在空腔内反射，不会发射出来就不存在反射出来的现象，此时这个金属空腔就只是存在辐射这种可能了，我们就可以研究它的辐射情况了。
科学家们就用此黑体进行实验就得到了上图的谱线，当时很多物理学家就去研究这条曲线，当时第一位给出这个黑体实验数据公式的是一位德国科学家威廉维恩，他根据经典物理学公式在1896年提出了维恩公式，用维恩公式计算出来的数据在高频电磁波时很符合，但是在低频时就有一点点的误差。维恩在1911年因此公式获得了诺贝尔化学奖，火星上的一座环形坑还命名为维恩环形坑。
除了维恩外，还有瑞利（1904年诺贝尔奖获得者，发现稀有气体）和金斯成果比较突出，提出了一条新的公式去计算这个实验数据，新的公式在低频时很符合，在高频时就不符合了，按照公式当频率趋近无穷大时，黑体辐射能量就变得无限大，于是就出现了物理学上的紫外灾难。两条公式，维恩的在高频时符合的很好，瑞利和金斯的在低频符合的很好，但是两者并不能很好的解释实验测得的数据。
直到普朗克破天荒的提出了量子理论，1900年普朗克提出了量子化概念，支出能量不是连续的而是一份一份的，并且推导出了著名的普朗克公式E=hr，这个公式得出的数据完全和实验数据相符合，很好的解释了黑体辐射问题。普朗克也因为普朗克公式获得了1918年诺贝尔奖，还有一颗小行星也是以普朗克命名的。
5年后，爱因斯坦引用普朗克的量子化提出了光量子的概念，成功的解释光电效应，他认为光是一份一份的而不是连续的，爱因斯坦也因此获得了诺贝尔奖。至此量子力学开始慢慢的建立起来了，后来也把普朗克提出量子化的那天1901年12月14日定为量子日。其实经典量子力学简单叙述就是不连续和概率的，后续的文章会详细叙述。
到19世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性。而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略变换下都具有协变性。为解决这一矛盾，物理学家提出了“以太假说”，即放弃相对性原理，认为麦克斯韦方程组只对一个绝对参考系（以太）成立。
迈克耳逊莫雷实验彻底把当时科学家无奈提出的“以太”这种介质打败了，爱因斯坦顺势提出了狭义相对论，狭义相对论很重要的两条公设：光速不变原理和狭义相对性原理。爱因斯坦也过，如果他不提出狭义相对论，在5年内也一定会有人提出来的，可见当时迈克耳逊莫雷实验对当时经典物理是多大冲击。
相对论其中最有趣的是三个效应质增效应、尺缩效应和钟慢效应，质增效应指的是物体的惯性质量随其运动速度的增加而加大，速度趋于光速时，惯性质量趋于无限大 。尺缩效应是指测量一把运动的尺子，特别是一把接近光速的尺子，就会出现缩短效应。简单而言，就好比你看一把移动的尺子，当它快到光速时，你就几乎看不到它的长度了，也就是变短了。钟慢效应是指一个高速运动的物体的时间会比低速运动的物体的时间慢很多，比如我们的人造卫星在高空中运行的很快，我们人类在地面速度很慢。
后面的文章会详细介绍量子力学和相对论，如果你喜欢物理请关注小编，我们一起用通俗的话去解释物理知识。
联系客服
