物理学上的几次大统一

随其自然

物理学上的几次大统一

      

      人类对事物的认识不可能一帆风顺，有一个循序渐进的过程。物理学上有过几次大辩论和大统一，比如，光的波粒二象性、电和磁的统一、时空的统一。时间和空间本质到底是什么？恐怕难以给出一个令人信服的答案，相当深奥，在此，不做讨论。只谈谈光的波粒二象性、电和磁的统一。

       人类对光的认识最早可以追溯到战国时期，那时墨子做了世界上最早的“小孔成像”实验，首次提出了光沿直线传播的科学解释，并用此原理解释了物体和投影的关系。之后，人们陆续发现了光的反射、折射现象，但对光的本质的思考，却延至17世纪才开始。牛顿笃信原子论，认为世间万物都是由原子构成的，光也不例外，所以他提出，光是由微粒构成的。用光的粒子学说很容易解释光的反射、小孔成像等现象。光的粒子学说基本得到肯定。

        光是一种粒子，很多现象无法解释。比如，光的折射、衍射等等。如果光是一种粒子，两束光相交，彼此应该相撞，怎么能相安无事呢?没法用微粒说来解释。通过科学实验，一些科学家提出光应该是一种波。光波的理论，可以解释很多粒子说无法解释的现象。科学家们各执一词，争论不休。 给微粒说致命一击的是英国物理学家麦克斯韦，他提出光其实是一种电磁波。他的说法后来被德国物理学家赫兹所证实。到了这个时候，光波学说大占上风，光的微粒说基本上已经没有市场。

       好景不长，光波学说并非无懈可击，一些想象仍然无法解释。光到底是一种粒子还是一种波？这个问题争论了将近200年，最后无奈接受现实，光具有波粒二象性，光既是一种粒子也是一种波。由争论变为统一。

      

       电学和磁学最早是分开的，属于两个互不相干的分支。对电的认识比较早，电子的定向流动形成电流，这是我们在中学学到的概念。磁铁可以吸引特钴镍，显然磁具有一种能量。

       磁的本质是什么？长时间困扰着科学家们。大科学家麦克斯韦提出一个假设：变化电场产生磁场。由于这个假设无法得到证实，当时没有引起人们的重视。后来，通过科学实验，电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验奠定了电磁学的基础。近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。

      电磁学的统一，给人们的生活带来翻天覆地的变化。这才有了后来的火力发电、水力发电等等。假如现在没有电，无法想象，简直就是人类的灭顶之灾。

胡云峰

大统一，大裂变！

胡云峰

学习，问好自然老师！

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科学在争论中发展