131对物理学基础的思考、霍普夫查出博文失误、奥皇任命11.1 第(1/2)分页
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爱因斯坦131对物理学基础的思考、霍普夫查出博文失误、奥皇任命11.1
爱因斯坦的1911年在1月2日回复联合化工厂股份公司退休总裁、《自然科学技术史手册》编者路德维希·达姆施泰特(Ludwig Dartaedter,1846年-1927年)的索稿要求,更准确的说是索论文笔迹的信中开始了:
“非常尊敬的同事先生!
我之所以这么久了还没把您要的东西给您寄去,是因为我不知道我实际应该给您寄什么。www.heyanshu.com这次收集是为笔迹的比较性研究提供材料吗?是对论文中所写的东西感兴趣吗?如果是这样,随信寄去的这篇论文若能为您所用的话,那么请收下此文。
如果还有什么别的要求,请给我一些更具体的说明。
尊敬您的
阿尔伯特·爱因斯坦”
达姆施泰特的这次收集活动于1907年在普鲁士国立图书馆开始着手进行,其目的是通过收集最杰出的科学家的信件来说明科学从16世纪到当代的发展,而爱因斯坦随信寄给达姆施泰特的论文为《关于理论物理学中一个根本困难的评述》,这篇简短的论文全是文字阐述,主要记录了爱因斯坦当时对量子论的思考。
爱因斯坦的这篇文字阐述主要记录了以下几点内容:
1、当时的物理世界图景以牛顿力学和麦克斯韦方程为基础,而它们对不是很快的周期性过程的推论即辐射频率低、量子化效应不明显的领域都是符合的:
“我们目前的物理世界图景是建筑在质点力学(注:即牛顿力学)的基本方程和真空中电磁场的麦克斯韦方程上的。
现在变得越来越明显的是,这一基础的所有涉及缓慢的即不是很快的周期性过程的推论(注:即辐射频率低、量子化效应不明显的领域),都和经验符合得极好。
借助于质点力学,我们已经能够对热力学的适用界限作出普遍的表述(注:1906年12月12日《论热力学平衡定律有效性的界限并论基本量的新测定(方法)的可能性》),也能够从质点力学得出热力学的基本定律了
(注:1902年6月26日《关于热平衡和热力学第二定律的分子运动论》;
1903年1月26日《热力学基础理论》;
1904年3月29日《关于热的一般分子理论》)。
我们已经作到用不同的方式在梦想不到的精确度下测定原子和分子的绝对大小(注:1905年4月30日《分子大小的新测定法》)。
我们也已经能够根据统计力学和热力学来针对长波和高温导出热辐射定律(注:经典的黑体辐射定律如维恩辐射公式)。”
2、但是,当前以牛顿力学和麦克斯韦方程为基础的物理学无法解释短周期即高频辐射现象,涉及黑体辐射、固体比热容等领域:
“但是,当遇到所有那些涉及迅速周期性运动之能量转化的现象时(注:高频辐射现象,即黑体辐射领域瑞利-金斯公式的紫外灾变),理论的基础就会使我们陷于困境了。
我们不知道适用于短波长(注:即高频率、短周期)和低温的辐射热定律的任何无懈可击的推导(注:维恩辐射公式的适用范围,量子效应明显的领域)。
我们不知道为什么要产生短波辐射就必须有高的分子温度(注:量子论,即能量子的能量与频率成正比,高的分子温度代表高量子能量,则辐射频率为高),为什么短波辐射的吸收会引起能量较大的基元过程(注:量子论,即高频率代表高能量子)。
我们不知道为什么比热在低温下会比由杜隆-珀蒂定律定律所预言的要小(注:1906年11月9日的固体比热容量子化论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》)。
我们同样也不清楚为了理解透明物体的光学性质而假设的物质的那些力学自由度为什么对这些物体的比热没有贡献(注:固体比热容理论)。”
3、普朗克提出的量子论可以解决短周期即高频辐射现象:
“但是有一件事已经作了。马克斯·普朗克已经证明,如果对从我们的理论基础得出的公式进行修订,即认为频率为n的振动的能量似乎只能以数量hn的整数倍出现一样,那就能得到和经验相符合的一个辐射公式(注:即隐含能量量子化的普朗克辐射公式)。
这种修订也导致力学的各推论的一种修订,而后一修订迄今也被证明为有用的,如果涉及了迅速振动的话。
一种适当的理论还没有出现,但是可以肯定地说:质点力学对迅速周期过程是不适用的,而且关于辐射能量在空间中的分布的那种习惯的观念也是不能保持的(注:1909年5月23日爱因斯坦在回洛伦兹长信中提及的量子奇点理论,见本作《爱因斯坦105》)。
爱因斯坦”
爱因斯坦交给达姆施泰特收藏的论文就是