隨著19世紀(jì)漸漸遠(yuǎn)去，科學(xué)家們可以滿意地回想，他們已經(jīng)解開物理學(xué)的大部分謎團(tuán)。

我們略舉數(shù)例：電學(xué)、磁學(xué)、氣體學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、動力學(xué)及統(tǒng)計(jì)力學(xué)，都已經(jīng)在他們的面前俯首稱臣。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了X射線、陰極射線、電子和放射現(xiàn)象，發(fā)明了計(jì)量單位歐姆、瓦特、開爾文、焦耳、安培和小小的爾格。

凡是能被振蕩的，能被加速的，能被干擾的，能被蒸餾的，能被化合的，能被稱質(zhì)量的，或能被變成氣體的，他們都做到了；在此過程中，他們提出了一大堆普遍定律。這些定律非常重要，非常神氣，直到今天我們還往往以大寫來書寫："光的電磁場理論"、"里氏互比定律"、"查理氣體定律"、"體積結(jié)合定律"、"第零定律"、"原子價(jià)概念"、"質(zhì)量作用定律"等等，多得數(shù)也數(shù)不清。整個(gè)世界丁丁當(dāng)當(dāng)、喀嚓喀嚓地回響著他們發(fā)明創(chuàng)造出來的機(jī)器和儀器的聲音。許多聰明人認(rèn)為，科學(xué)家們已經(jīng)沒有多少事可干了。

1875年，德國基爾有一位名叫馬克斯·普朗克的年輕人猶豫不決，不知道這輩子究竟是該從事數(shù)學(xué)還是該從事物理學(xué)。人們由衷地勸他不要選擇物理學(xué)，因?yàn)槲锢韺W(xué)的重大問題都已得到解決。他們斬釘截鐵地告訴他，下個(gè)世紀(jì)將是個(gè)鞏固和提高的世紀(jì)，不是個(gè)革命的世紀(jì)。普朗克不聽，他鉆研理論物理學(xué)，潛心投入了熱力學(xué)的核心問題--熵的研究工作。

在一個(gè)雄心勃勃的年輕人看來，研究這個(gè)問題似乎很有前途。1891年，他做出了成果，卻吃驚地發(fā)現(xiàn)，關(guān)于熵的這項(xiàng)重要工作實(shí)際上已經(jīng)有人做過。他是耶魯大學(xué)一位離群索居的學(xué)者，名叫J.威拉德·吉布斯。

吉布斯是個(gè)很杰出的人物，但大多數(shù)人也許沒有聽說過。他行為檢束，很少拋頭露面。

除了去歐洲搞了三年研究以外，他的一輩子差不多都是在一個(gè)三個(gè)街區(qū)的范圍之內(nèi)度過的：一邊是他的家，一邊是耶魯大學(xué)在康涅狄格州紐黑文的校園。在耶魯大學(xué)的最初十年里，他連工資都懶得去領(lǐng)。（他有另外的收入。）從1871年起，他成為該大學(xué)的一名教授，直到1903年去世。在此期間，每學(xué)期選他的課的學(xué)生平均只有一名。他寫的東西晦澀難懂，經(jīng)常使用自己發(fā)明的符號，許多人覺得簡直是天書。但是，在那些神秘的公式深處，隱藏著最英明、最深刻的見解。

1875-1878年期間，吉布斯寫出了一系列論文，編成了《論多相物質(zhì)的平衡》的集子。

該書出色地闡述了近乎一切熱力學(xué)原理--用威廉·H.庫珀的話來說，包括"氣體、混合物、平面、固體、相移......化學(xué)反應(yīng)、電化電池、沉淀以及滲透"。歸根結(jié)底，吉布斯想要表明，熱力學(xué)不僅適用于蒸汽機(jī)這樣的龐大而又嘈雜的范圍里的熱量和能量，而且在化學(xué)反應(yīng)的原子層面上也同樣存在，而且影響很大。吉布斯的《平衡》一直被稱為"熱力學(xué)原理"，但出于無法猜測的原因，吉布斯情愿將這些具有劃時(shí)代意義的見解發(fā)表在《康涅狄格州藝術(shù)與科學(xué)院學(xué)報(bào)》上，那是一份即使在康涅狄格州也毫無名氣的雜志。這就是為什么普朗克直到很晚的時(shí)候才聽說他的名字的原因。

普朗克沒有泄氣--哎呀，也許稍稍有點(diǎn)膽怯，開始把注意力轉(zhuǎn)向別的問題。1這方面的事，我們等一會兒再說，先稍稍地（而又恰當(dāng)?shù)兀Q個(gè)方向，前往俄亥俄州的克利夫蘭，去一家當(dāng)時(shí)被稱為凱斯實(shí)用科學(xué)學(xué)校的機(jī)構(gòu)。19世紀(jì)80年代，那里有一位剛到中年的物理學(xué)家，名叫阿爾伯特·邁克爾遜。他在他的朋友化學(xué)家愛德華·莫雷的協(xié)助之下，進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。那些試驗(yàn)得出了很有意思而又令人吃驚的結(jié)果，將對以后的許多事情產(chǎn)生重大的影響。

邁克爾遜和莫雷所做的--實(shí)際上是在無意之中所做的--破壞了長期以來人們對一種所謂光以太的東西的信念。那是一種穩(wěn)定、看不見、沒有重量、沒有摩擦力、不幸又完全是想像出來的媒質(zhì)。據(jù)認(rèn)為，這種媒質(zhì)充滿宇宙。以太是笛卡兒假設(shè)的，牛頓加以接受，之后差不多人人都對它懷有崇敬之情，在19世紀(jì)物理學(xué)中占有絕對的中心地位，用來解釋為什么光能夠在空蕩蕩的太空里傳播。它在19世紀(jì)初尤其必不可少，因?yàn)楣夂碗姶旁谶@時(shí)候被看成是波，也就是說某種振動。振動必須在什么東西里面才能發(fā)生，因此，就需要一種以太，并長期認(rèn)為存在一種以太。直到1909年，偉大的英國物理學(xué)家湯姆森仍堅(jiān)持說："以太不是哪位愛好思索的哲學(xué)家的憑空想像，它對我們來說就像我們呼吸的空氣那樣不可缺少。"--他說這番話4年多以后，就無可爭議地確定以太并不存在。總而言之，人們確實(shí)離不開以太。

如果你需要說明19世紀(jì)的美國是個(gè)機(jī)會之鄉(xiāng)的理念，那么你很難再找到像阿爾伯特·邁克爾遜這樣的例子。他1852年生于德國和波蘭邊境地區(qū)的一個(gè)貧苦的猶太商人家庭，小時(shí)候隨家人來到美國，在加利福尼亞州一個(gè)淘金熱地區(qū)的礦工村里長大。他的父親在那里做干貨生意。家里太窮，他上不起大學(xué)，便來到首都華盛頓，在白宮的正門口游來晃去，希望能在尤利塞斯·S.格蘭特每天出來散步時(shí)碰上這位總統(tǒng)。（那顯然是個(gè)比較樸實(shí)的年代。）在這樣散步的過程中，邁克爾遜深深博得了總統(tǒng)的歡心，格蘭特竟然答應(yīng)免費(fèi)送他去美國海軍學(xué)院學(xué)習(xí)。就是在那里，邁克爾遜攻讀了物理學(xué)。