Kelvins "Clouds" -tale

Fredag ​​27. april 1900 holdt den britiske fysikeren Lord Kelvin en tale med tittelen "Nineteenth Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light", som begynte:

Skjønnheten og klarheten i den dynamiske teorien, som hevder varme og lys til å være bevegelsesmåter, er for øyeblikket skjult av to skyer.

Kelvin fortsatte med å forklare at "skyene" var to uforklarlige fenomener, som han fremstilte som de siste par hullene som måtte fylles ut før du har en fullstendig forståelse av universets termodynamiske og energiegenskaper, forklart i klassiske termer av bevegelsen til partikler.

Denne talen sammen med andre kommentarer tilskrevet Kelvin, for eksempel av fysikeren Albert Michelson i en tale fra 1894, indikerer at han sterkt mente fysikkens viktigste rolle den dagen var å bare måle kjente mengder i stor grad av presisjon, ut til mange desimaler nøyaktighet.

"Skyene" som Kelvin refererte til var:

1. Manglende evne til å oppdage den lysende eteren, spesielt svikt i Michelson-Morley eksperiment
2. De svart kroppsstråling effekt - kjent som den ultrafiolette katastrofen

Referanser til denne talen har blitt noe populært av en veldig enkel grunn: Lord Kelvin var omtrent så galt som han muligens kunne ha vært. I stedet for mindre detaljer som måtte utarbeides, representerte Kelvins to "skyer" i stedet grunnleggende grenser for en klassisk tilnærming til å forstå universet. Oppløsningen deres introduserte helt nye og uventede fysiske verdener, kjent som "moderne fysikk."

Faktisk løste Max Planck problemet med stråling av svart kropp i 1900, antagelig etter at Kelvin ga sitt tale) Da han måtte gjøre dette, måtte han påkalle begrepet begrensninger i den tillatte energien som slippes ut lys. Dette konseptet med en "lett kvanta" ble sett på som et enkelt matematisk triks på den tiden, nødvendig for å løse problemet, men det fungerte. Plancks tilnærming forklarte nøyaktig de eksperimentelle bevisene som skyldes oppvarmede gjenstander i svart-kroppens strålingsproblem.

Imidlertid tok Einstein i 1905 ideen videre og brukte konseptet for også å forklare fotoelektrisk effekt. Mellom disse to løsningene ble det klart at lys så ut til å eksistere som små pakker, eller kvanta, med energi -fotoner, som de senere skulle komme til å bli kalt.

Når det ble klart at det fantes lys i pakker, begynte fysikere å oppdage at alle slags materie og energi fantes i disse pakkene, og alder av kvantefysikk begynte.

Den andre "skyen" som Kelvin nevnte var mislykka i Michelson-Morley-eksperimentene med å diskutere den lysende eteren. Dette var det teoretiske stoffet som fysikere på dagen trodde gjennomsyret universet, slik at lys kunne bevege seg som en bølge. Michelson-Morley-eksperimentene hadde vært et ganske genialt sett med eksperimenter, basert på ideen om at lys ville bevege seg i forskjellige hastigheter gjennom eteren avhengig av hvordan Jorden beveget seg gjennom den. De konstruerte en metode for å måle denne forskjellen... men det hadde ikke fungert. Det så ut til at retningen for lysets bevegelse ikke hadde betydning for hastigheten, noe som ikke stemte med ideen om at den beveget seg gjennom et stoff som eteren.

Imidlertid kom Einstein i 1905 og satte ballen rulle på denne. Han la ut forutsetningen for spesiell relativitet, påkaller et postulat at lyset alltid beveget seg med konstant hastighet. Da han utviklet relativitetsteorien, ble det klart at begrepet lysende eter ikke lenger var spesielt nyttig, så forskere kastet det.

Populære fysikkbøker har ofte referert til denne hendelsen fordi den gjør det klart at til og med veldig kunnskapsrike fysikere kan overvinnes av over selvtillit i omfanget av deres felt anvendelighet.

I boka hans Problemet med fysikk, sier teoretisk fysiker Lee Smolin følgende om talen:

William Thomson (Lord Kelvin), en innflytelsesrik britisk fysiker, proklamerte berømt at fysikken var over, bortsett fra to små skyer i horisonten. Disse "skyene" viste seg å være ledetrådene som førte oss til kvanteteori og relativitetsteori.

Fysiker Brian Greene refererer også Kelvin-talen i Stoffet fra kosmos:

I 1900 la Kelvin selv merke til at "to skyer" svevde i horisonten, den ene å gjøre med egenskaper ved lysets bevegelse og den andre med aspekter ved strålingsgjenstandene avgir når de varmet opp, men det var en generell følelse av at dette bare var detaljer, som uten tvil snart ville være adressert.

I løpet av et tiår forandret alt seg. Som forventet ble de to problemene Kelvin hadde reist omgående løst, men de beviste alt annet enn mindre. Hver antente en revolusjon, og hver krever en grunnleggende omskriving av naturens lover.