På fredagen 27 april 1900 höll den brittiska fysikern Lord Kelvin ett anförande med titeln "Nittonde-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light", som började:
Skönheten och tydligheten i den dynamiska teorin, som säger värme och ljus som rörelsemoder, är för närvarande dold av två moln.
Kelvin fortsatte med att förklara att "molnen" var två oförklarade fenomen, som han skildrade som det sista paret av hål som behövde fyllas i innan du har en fullständig förståelse av universumets termodynamiska och energiegenskaper, förklarade i klassiska termer av rörelsens rörelse partiklar.
Detta tal, tillsammans med andra kommentarer som tillskrivs Kelvin, till exempel av fysikern Albert Michelson i ett anförande från 1894, indikerar att han starkt trodde fysikens huvudroll under den dagen var att bara mäta kända kvantiteter till stor grad av precision, ut till många decimaler av noggrannhet.
Betydelse av "moln"
"Molnen" som Kelvin hänvisade till var:
- Oförmågan att upptäcka den lysande etern, speciellt misslyckandet hos Michelson-Morley-experiment
- De strålning av svart kropp effekt - känd som den ultravioletta katastrofen
Betydelse
Hänvisningar till detta tal har blivit något populära av en mycket enkel anledning: Lord Kelvin var ungefär lika fel som han kunde ha varit. I stället för mindre detaljer som måste bearbetas, representerade Kelvins två "moln" istället grundläggande gränser för en klassisk metod för att förstå universum. Deras upplösning införde helt nya och oförutsedda fysiker, som tillsammans kallas "modern fysik."
Kvantfysik
Faktum är att Max Planck löste problemet med svart kroppsstrålning 1900, antagligen efter att Kelvin gav sitt tal) Genom att göra det, var han tvungen att åberopa begreppet begränsningar på den tillåtna energin för utsläpp ljus. Detta koncept av en "lätt kvanta" sågs som ett enkelt matematiskt trick vid den tiden, nödvändigt för att lösa problemet, men det fungerade. Plancks tillvägagångssätt förklarade exakt det experimentella beviset som härrör från upphettade föremål i svarta kroppens strålningsproblem.
Men 1905 tog Einstein idén vidare och använde konceptet för att också förklara fotoelektrisk effekt. Mellan dessa två lösningar blev det klart att ljus tycktes existera som små paket, eller kvanta, av energi -fotoner, som de senare skulle kallas.
När det blev klart att det fanns ljus i paket, började fysiker att upptäcka att all slags materia och energi fanns i dessa paket, och åldern på kvantfysik började.
Relativitet
Det andra "molnet" som Kelvin nämnde var misslyckandet med Michelson-Morley-experimenten för att diskutera den lysande etern. Detta var den teoretiska substans som fysikerna för tiden trodde genomsyrade universum, så att ljus kunde röra sig som en våg. Michelson-Morley-experimenten hade varit en ganska genial uppsättning experiment baserat på idén ljus skulle röra sig med olika hastigheter genom etern beroende på hur jorden rör sig genom den. De konstruerade en metod för att mäta denna skillnad... men det hade inte fungerat. Det verkade som att ljusets rörelse inte hade någon betydelse för hastigheten, vilket inte passade med tanken på att det rör sig genom ett ämne som etern.
Men återigen kom Einstein med och satte bollen rullande på den här. Han lade fram förutsättningen för speciell relativitet, åberopar ett postulat att ljuset alltid rörde sig med konstant hastighet. När han utvecklade relativitetsteorin blev det tydligt att begreppet lysande eter inte längre var särskilt användbart, så forskare kasserade det.
Referenser från andra fysiker
Populära fysikböcker har ofta refererat till denna händelse eftersom det gör det klart att till och med mycket kunniga fysiker kan övervinnas av överförtroende i omfattning av deras fält tillämplighet.
I sin bok Problemet med fysik, säger teoretisk fysiker Lee Smolin följande om talet:
William Thomson (Lord Kelvin), en inflytelserik brittisk fysiker, förkunnade berömt att fysiken var över förutom två små moln i horisonten. Dessa "moln" visade sig vara ledtrådarna som ledde oss till kvantteori och relativitetsteori.
Fysiker Brian Greene hänvisar också till Kelvin-talet i Kosmosens tyg:
År 1900 noterade Kelvin själv att "två moln" svävade i horisonten, det ena med egenskaper för ljusets rörelse och det andra med aspekter av strålningsobjekten släpper ut när de värms upp, men det fanns en allmän känsla att det var bara detaljer, som utan tvekan snart skulle vara adresserad.
Inom ett decennium förändrades allt. Som förväntat behandlades de två problemen som Kelvin hade tagit upp omgående, men de bevisade allt annat än mindre. Var och en antände en revolution, och var och en kräver en grundläggande omskrivning av naturens lagar.