17世紀, 牛頓在伽利略、克卜勒工作的基礎上, 建立了完整的經典力學理論,開創了現代意義上的物理學。從18 世紀到世紀, 在大量實驗的基礎上,物理學的各個分支學科都得到 了很大發展:卡諾、焦耳、開爾文、克勞修斯等建立了宏觀熱力 學理論,克勞修斯、麥克斯韋、玻爾茲曼等建立了熱現象的氣體 動理論;庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等建立了電磁學理論;託馬斯楊、菲涅耳等建立了波動光學理論。到19世紀末經典物理的框架已經十分完美,顯示出一種形式上的完整,被譽為「 一座莊嚴雄偉的建築和動人心弦的美麗殿堂 巍然聳立,使人們普遍產生了一種錯覺,認為物理學的發展已完成,對 物理世界的解釋已達終點,宇宙萬物必然按照由精美的數學方程 所表達的物理定律永遠運動下去。
面對物理學所取得的如此輝煌的成就,不少物理學家除了讚嘆,還發出志得意滿和無所作為的感慨。德國著名物理學家基爾霍夫曾經表示:「物理學將無所作為了,至多只能在已知規律的公式的小數點後面加幾個數字罷了。作為世紀量子物理學的奠基人之 的普朗克曾向他的老師、著名科學家約利 請教, 進大學後學什麼,是否還學物理學?他的老師非常誠懇地教導他: 物理學將會很快地具備自己終極的穩定形式;雖然在這個或那個角落裡,還可能發覺到或消除掉一粒塵土或一個小氣泡,但作為整體的體系卻足夠牢固可靠了,理論物理學已明顯地接近幾何學幾百年前已經具有的那種完善程度幸虧未來的科學大師沒有認真聽他的,否則物理學也許還真會多穩定若干年也未可知。
這中間最有代表性的是1900年,在剛剛跨入20世紀的第一天,國著名物理學家開爾文勳爵 在一篇展望20世紀物理學的「新年獻辭」中說:「在已經建成的科學大廈中,後輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了。」 他同時還敏銳地:「發現但是在物理學晴朗天空的遠處,還有兩朵小小的、令人不安的烏雲。」 這兩朵烏雲, 指的是當時物理學無法解釋的兩個實驗,一個是熱輻射實驗,另一個是麥可遜一莫雷實驗。事實證明, 開爾文不愧為科學大師, 正是這兩朵小小的烏雲, 孕育著驚天動地的暴風驟雨。當物理學進入20世紀,沒過幾年由第一個實驗發展出量子力學,而由第二個實驗則誕生了相對論,而量子力學和相對論正是構成近代物理學新摩天大廈的兩大支柱,小小烏雲轉眼成為推翻舊科學大廈的革命風暴,開爾文 一定始料不及。但事實上,在高潮到來之前,已經有三個重大的事件,揭開了近代物理學的序幕,這就是電子、射線和放射性現象的發現。這三件事後來被證實具有根本的意義,因而被人們 稱為世紀之交物理學的三大發現。
百年之後的今天,當我們回顧那個歷史時刻時,當時物理學所面臨的形勢,豈止是像有人形容的山雨欲來風滿樓,更像是坐 在即將噴發的火山口上,隆隆雷聲,滾滾地火,沒多久爆發了 場偉大而深刻的科學革命,導致了現代物理學的誕生,更使人類 的社會生活發生了翻天覆地的、不同於歷史上任一時期的變化。 而在當時居然有那麼多大科學家具有那樣的物理學已經到達終極的認識,這在物理學的發展史,乃至人類的思想史上,是否具有 深刻的教益呢?