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兩朵烏雲

4月27日,此時的英國倫敦天氣還有點陰冷。在阿爾伯馬街上的英國皇家研究所門前,人來人往,一位紳士彬彬有禮地扶著貴婦人上了馬車,趕去聽普契尼的歌劇《波希米亞人》。馬車駛過後,兩位老太太望著馬車遠去,羨慕地討論著剛才那個貴婦人的禮帽式樣。在兩位老太太的身邊,一個個穿著考究、表情嚴肅的紳士們走進皇家研究所的大門。老太太們不知道,這些紳士都大有來頭,全是當時歐洲最有名望的科學家,他們風塵僕僕地從歐洲各國趕來參加科學大會,這在科學界是一件大事。

皇家研究所的主席台上,站著一位白髮蒼蒼的老者,此人就是德高望重而又以頑固著稱,已經76歲高齡的開爾文勳爵(Kelvin,1824-1907)。他用他那特有的愛爾蘭口音開始了演講:「The beauty and clearness of the dynamical theory,which asserts heatand lightto be modes of motion,is at present obscured by two clouds. The firstcame into existence with the undulatory theory of light,and was dealtwith by Fresnel and Dr. Thomas Young;itinvolved the question,how could the earth move through an elastic solid,such as essentially is the luminiferous ether?」

各位聽我說,說到演講,馬丁·路德·金的《我有一個夢想》是在勵志界被引用最多的;而在物理學界,開爾文的這段演講則是被引用最多的,所有關於物理學史的書一定會引用。雖然本書不是一本嚴肅的物理學史書,只是一本通俗的科普小書,但我也不能打破行業潛規則,必須要引用一下。上面這段話的中文版本很多,五花八門,各種譯法都有,考慮到我們都是物理學門外漢,所以我盡量用大家都容易理解的口語化的語言給大家翻譯一下,至於精確性我就不管那麼多了,業內人士儘管拍磚。

開爾文講道:「在我眼裡,我們已經取得的關於運動和力的理論是無比優美而又簡潔明晰的,這些理論斷言,光和熱都不過是運動的某種表現方式(熱是分子的運動,光是電磁波的運動)。但是我們卻看到,在經典物理學這片藍天上有兩朵小烏雲讓我們感到有些不安。自從菲涅爾先生和托馬斯·楊博士創立了光的波動學說以來,我們一直都在苦苦尋覓一個問題的答案,那就是:我們的地球是如何在以太中航行的?以太這種被我們稱為『彈性固體』的看不見摸不著的物質存在的證據又在哪裡?這就是我要說的第一朵烏雲。」

毫無疑問,開爾文說的第一朵烏雲,就是麥克爾遜-莫雷實驗,不但沒有能證明以太的存在,反而貌似恰恰證明了以太的不存在。估計大家還很好奇開爾文說的第二朵烏雲是什麼,那麼第二朵是黑體輻射實驗的結果和理論不一致帶來的困惑。這第二朵烏雲牽出的又是一個長長的激動人心的故事,那是一個關於量子力學的故事,但那個故事不是本書的重點。

這第一朵烏雲已經在我們耳旁傳來了隱隱雷聲,很快就要遮雲蔽日、掀起狂風大浪。此時的物理學界,已是「山雨欲來風滿樓」。