关于第二次科学革命

　　第二次科学革命的主要标志是相对论和量子论的诞生，主体部分涉及物理学，使人类认识自然界的宏观广度和微观深度都有极大的提高。包括相对论、量子论和量子力学、X-射线、放射线和电子的发现。

　　第二次科学革命发生于19世纪末20世纪初，以化学、物理学、生物学的重大理论突破为内容。作为第二次科学革命的主题，物理学在此期间取得了以相对论、量子论和量子力学、X-射线、放射线和电子等发现为代表的巨大成就与飞跃。

　　卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)作为第二次科学革命的前沿在其中发挥了重要作用。在该实验室，发现了电子、中子、正电子、脉冲星、DNA双螺旋结构、非晶体半导体和有机聚合物半导体材料等等;还发明了云室、质谱仪、加速器、X射线摄谱仪和射电望远镜等科学仪器。从卡文迪许实验室的事例可以看出，对探索与创新的不断追求是第二次科学革命的动力源泉。

　　爱因斯坦1905年创立了狭义相对论，他并未因取得如此成就而放弃继续对新事物探索的动力与努力，而是不断努力探索追求新的科学发现，并于1915年再次提出了广义相对论，揭示了物质、运动和时间、空间之间的内在联系，改变了人类的时空观。

　　19世纪末人们为经典物理取得重大成就欢呼的时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了。其中最重要的一个是黑体辐射经典解释导致的紫外灾难，德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假设：在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hυ为最小单位，一份一份交换的。这个能量量子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性，而且与辐射能量和频率无关，由振幅确定的基本概念直接相矛盾，无法纳入任何一个经典范畴。

　　爱因斯坦经过认真思考，于1905年提出了光量子说。1916年美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。1913年丹麦物理学家玻尔提出了原子理论，以它简单明晰的图像解释了氢原子分立光谱线，并以电子轨道态直观地解释了化学元素周期表。在随后的短短十多年内引发了一系列的重大科学进展。这在物理学史上是空前的。1923年4月美国物理学家康普顿发表了X射线被电子散射所引起的频率变小现象，即康普顿效应。1924年美籍奥地利物理学家泡利发表了“不相容原理”，这个原理对所有实体物质的基本粒子都适用，构成了量子统计力学━费米统计的基点。1924年法国物理学家德布罗意提出了表达波粒二象性的爱因斯坦━德布罗意关系。1925年，德国物理学家海森伯和玻尔，建立了量子理论第一个数学描述━矩阵力学。1926年，奥地利科学家提出了描述物质波连续时空演化的偏微分方程━薛定谔方程，给出了量子论的另一个数学描述——波动力学。1948年，费曼创立了量子力学的路径积分形式。

　　第二次科学革命还在持续中，量子论从雏形发展到今天，仍然没有形成可靠的理论支撑，但近百年来，积累了一大批著名科学家辛勤的汗水，饱含了科学工作者对未知的探索和对真理的无限渴望，诠释了人类伟大的智慧。量子论已经深入我们生活的每一个角落，它的影响无处不在，触手可得。遗憾的是，关于量子物理现象的试验很多实验室都成功地实现了重复，但关于量子现象的解释却没有达成一致，也没有形成主流解释，主要原因是数学的发展落后于科学的发展1和哲学所涉及的认识论2等。

　　量子现象发现的年代是一个百家争鸣、百花齐放的时代。竞争与合作对科学的发展乃至对人类社会的进步都是不可或缺的。有竞争才会有动力，有合作才能跨越更多的障碍;有创新精神才会有新发展，有探索精神才会有新发现。第二次科学革命的历程过程充分体现了科学工作者们智慧、勤劳、创新、共享的科研理念，这些科研方法与态度至今仍值得我们借鉴。

　　参考阅读：

　　1.《主编讲堂》为什么我们搞不懂量子物理、量子力学、量子通讯?2016-08-24.

　　2.《主编讲堂》为什么我们搞不懂量子物理、量子力学、量子通讯?(二)2016-10-10.

　　（2018-04-24）