愛因斯坦101質疑輻射現狀、洛倫茲、斯塔克助教09.3-4 1909年3月25日,布賴斯高的弗賴堡理科中學的實習教師約瑟夫·韋伯(Josef WeiB,1889年-1953年)給愛因斯坦寫了封信,質疑了愛因斯坦1909年1月23日的論文《論輻射問題的現狀》的有關論述。 一、電波與直線振蕩的氣體分子做對比有問題: 振蕩氣體分子和電波雖然都由動能和勢能構成,即磁能可看作動能,電能可看作勢能,但振蕩氣體分子的動能和勢能在同一個方向上,其與某一參量相關的總能量便為2L/3,而電波即電磁場的磁能和電能卻是在相互垂直的方向上,因此,其與某一參量相關的總能量便是L/3。 二、麥克斯韋分布律的適用範圍: 氣體分子受麥克斯韋分布律的限製,因為分子間力隻取決於距離,而與時間無關,因此,其能量分配的可能性便小,即玻爾茲曼熵S概率公式S=k·lgW中的狀態配容數W的選擇受限製,由此,愛因斯坦論文中計算的能量漲落對氣體分子來說偏大; 電磁波不受任何分布律的限製,其能量分配的可能性更多,因此根據麥克斯韋分布律導出的振子能量平均值為RT/N應用於輻射領域不靠譜,這個觀點的實驗依據是空腔中特性電磁振蕩是相互獨立的,能量不在電磁振蕩之間傳遞,而氣體分子之間能量是相互傳遞的,並最終達到麥克斯韋分布律描述的狀態。 三、對於短波波長是否存在絕對反射壁值得懷疑,約瑟夫·韋伯認為不存在,但在信中他說自己不想就此再打擾愛因斯坦了。 在信的最後約瑟夫·韋伯表達了無人探討的鬱悶,並希望愛因斯坦能回復自己上述的疑點: “如果您能告訴我您對我的想法的疑點,我將不勝感激。我完全是自己在這裡琢磨,沒有機會與別人討論這個有趣的領域;這就是我在《物理學期刊》上發表的那份報告寫得太短了一點的原因。 謹致最崇高的敬意。您的非常忠實的 約瑟夫·韋伯 進修教師” 雖然約瑟夫·韋伯質疑了《論輻射問題的現狀》,但愛因斯坦本人對這篇小總結論文還是很重視的,也很有信心,因此,3月30日他就給洛倫茲力的作者、荷蘭理論物理學家、萊頓大學理論物理學教授、1902年諾貝爾獎物理學獎獲得者、數學家、經典電子論的創立者亨德裡克·安東·洛倫茲(Hendrik Antoon Lorentz,1853年7月18日-1928年2月4日)寫了封信,請求他就《論輻射問題的現狀》中的幾個愛因斯坦的得意亮點——類似布朗運動的輻射壓漲落和普朗克常數h=e2/c——給出點評,並希望洛倫茲能夠根據目前愛因斯坦想到的幾點構建更加完整的體係: “非常尊敬的先生! 隨信給您寄去一篇關於輻射理論的短文,該文是數年思考的一點小成果。我還無法完全真正弄清這個問題,但我還是把這篇文章給您寄去了,並且出於以下原因,我甚至想請您快點閱讀此文。 此文含有幾個論據,我覺得,從這些論據出發可以得出這樣的結論:不僅分子力學不能而且麥克斯韋-洛倫茲電動力學也無法與輻射公式一致起來。 此文第7節所提出的論據在我看來特別有說服力(注:以研究布朗運動的方法——鏡子在平衡位置的漲落運動——計算了輻射壓的漲落)。 此外,我在第10節指出,金斯幾年前所提出的量綱論證似乎提供了一點暗示,即應當對這一理論進行修正,在我看來,修正是必不可少的(注:參照瑞利-金斯公式作者之一詹姆斯·霍普伍德·金斯的量綱考察手法推導了普朗克常數h可能的構成組分,其為e2/c,其中e是電的基元量子,c是光速。)。 如果您的確覺得此文所提出的那些公認的根據站不住腳的理由是正當的,我希望您能找到正確的解決問題的方法。 如果您認為那些理由不恰當,那麼您的相反論據也許能為輻射問題的真下解決提供線索。 謹致最崇高的敬意。您最忠實的 阿爾伯特·愛因斯坦” 4月1日,愛因斯坦與之交往已兩年的約翰內斯·斯塔克(注:Johannes Stark,1874年-1957年,漢諾威技術大學的實用物理學和攝影學講師和物理學助教,《放射性與電子學年鑒》編委,總結狹義展望廣義相對論論文約稿者)升職了,他就任了亞琛技術大學實驗物理學教授,不久他就邀請愛因斯坦與其共事,擔任自己的助教。 此前在1908年2月19日給愛因斯坦發來的解釋質能等效優先權的信件中斯塔克曾表示自己希望能有機會在不久的將來推薦愛因斯坦在德國擔任理論教授的職務。 現在1909年4月6日,愛因斯坦委婉的拒絕了這一斯塔克教授助教職位的邀請: “您獲得了一個與您出色的創造力相稱的外麵的職位。當然,您想選擇我去幫助您也令我很高興,盡管我無法接受您的好意。因為我結婚了,那個差事的收人不夠我花費。 我隨信寄去了我最新的論文(注:《論輻射問題的現狀》),該文以評論為主,但也談了一些致使我把一種分子結構賦予輻射的理由。” 4月8日,斯塔克給愛因斯坦回信,表示其不能就任助教職位在自己預料之中,自己對愛因斯坦最新的論文也很感興趣: “尊敬的同行先生! 感謝您親切的來信。盡管我很想說服您,但我又不得不預料您會拒絕。 您最近登在《物理學期刊》上的那篇文章可想而知令我深感興趣;一旦抽出空來,我將仔細地研讀一下。 但願還能有別的機會使我們在同一個係中工作。您永遠忠實的 約翰內斯·斯塔克” 4月13日,《物理學期刊》收到了愛因斯坦和沃爾特·裡茨(Walter Ritz,哥廷根無公薪大學教師)就愛因斯坦1月23日的論文《論輻射問題的現狀》發表的一份簡短的聯合聲明,在論文的第一部分愛因斯坦認為裡茨提出的包含推遲函數的電動力學方程沒有包容能量原理,因此隻具有輔助數學形式的意義。找書苑 www.zhaoshuyuan.com 在這份聲明中,兩人各自陳述了自己對推遲函數的不同看法: 裡茨認為減速函數是熱力學熵增第二定律的根源之一; 愛因斯坦則認為熱力學熵增第二定律僅僅是幾率問題導致的。 同是4月13日這天,愛因斯坦給亨德裡克·安東·洛倫茲發了一封短信,高度評價了他的大作,其在論文中證明經典理論必然導致紫外災變的瑞利-金斯公式: “非常尊敬的先生! 昨天我看到了您發表在《一般科學評論》上的大作。我覺得我必須告訴您我多麼佩服您對金斯定律(注:瑞利-金斯公式)所做的美妙的推導。我無法想象,對這個推導能有什麼值得重視的不同意見。對我來說,拜讀您的論文真成了一件大事。 謹致最崇高的敬意。您的 阿爾伯特·愛因斯坦” 風聞不常露麵的康拉德·哈比希特要來伯爾尼,愛因斯坦立馬於4月15日給他發了一封邀請、確認信,並順便通報了下自己的靜電感應小機器: “親愛的康拉德! 聽到您要來一事我太高興了。到星期六我將有一個驗電器,它所允許的賦值為1V。小機器能增大2·105倍。 謹向您、保羅和你們的家人致以最良好的祝願。您的 阿爾伯特·愛因斯坦” 4月28日,愛因斯坦向康拉德·哈比希特發了短信通報自己蘇黎世大學理論物理學副教授的職位八九不離十了:“關於蘇黎世大學的那個職位我現在已相當有把握。”