物理学上空的两朵“乌云”( 六 ) _乌云

电动力学大厦上的乌云指的是，物质在以太中如何运动？热力学大厦上的乌云指的是，麦克斯韦——玻尔兹曼能量均分定理在实验中遇到的困难。
说人话，第一朵乌云是大家熟知的迈克尔逊——莫雷实验，他们两本来想检测地球在以太中的运动，对干涉仪垂直方向上的光速造成的差异，最后却发现光速没有变化，证明了以太并不存在。
所有的物理学家看到这个结果都有点发懵，这意味着经典电磁学和牛顿力学有不可调和的矛盾。这是经典物理学内部的矛盾，解决这个问题的人，就是现在正在热恋中、即将变成无业游民的爱因斯坦。当然这是相对论的范畴，我们不做过多的讨论。
另外一朵乌云就是大家更为熟知的黑体辐射问题，这个问题是1859年的时候，德国海德堡大学的古斯塔夫·基尔霍夫挖的坑，他挖这个坑的时候当时也并不知道黑体辐射问题在经典物理学的框架下没有办法解决，也更不知道这会牵扯出量子力学这门新的学科。
他当时提出这个问题只是基于两点原因，首先在1859年以前，不光是物理学家，包括所有人在内，只要你在冬天生过炉子，都发现过这样一个现象，铁制拨火棍在不同的温度下会发出不同颜色的光，随着温度的升高，颜色从暗红到橙黄到蓝白发生变化。
而且不同材质的物体，在相同的温度下，发出光的颜色一样，这表明物体在热状态下的辐射跟材质没有关系，也跟物体的大?。?形状没有关系。
其次是基尔霍夫本人对光谱学还有很深的研究，（光谱学这个问题我后面还会提到，这也算是一朵小乌云），所以基尔霍夫就想搞清楚一个物体的温度，和它在光谱各个频率下辐射强度之间的关系。
基尔霍夫为了研究这个问题，顺便还构想出来一个不反射任何电磁辐射的物体，也就是说，这东西发出的电磁辐射，都是它自身辐射出来的。
由于自然界并不存在不反射电磁辐射的物体，因此基尔霍夫构想出了一个表面开有一个小孔的空心球；
这个空心球外表是一层绝热层，里面涂有吸收电磁辐射的材料，而且非常粗糙，当一束光从空心球的小孔射入以后，就会在球体内经过多次反射被完全吸收，所以这个空心球内部就成了一个完美的黑体，如果利用电加热给空心球内部提供热量，那么从这个小孔跑出来的电磁辐射，就是完美的黑体辐射。
所以基尔霍夫提出的这个问题，就叫黑体辐射问题，也叫空腔辐射问题。
他希望通过研究理想黑体的辐射，搞出一个公式，以后只需要知道一个物体的温度，就能算出这个物体辐射光谱的能量分布，或者是我们现在知道了一个物体辐射光谱的能量分布，就能算出它现在的温度是多少。