78、當兩道光束互相干涉並產生暗區時,能量發生了什麼變化?
但是每個波列都代表一定的能量。如果一個波抵消另一個波,在原來存在著光的地方造成暗區,那麼,這是不是意味著能量消失了呢?
當然不是!物理學的基本定律之一就是能量不滅,這就是「能量守恆定律」。在干涉中、某些能量不再以光的形式存在。這樣,就必定有完全相等的能量以某種其他形式存在。
組織得最差的能量形式就是構成物質的粒子的無規則運動,我們把它稱為「熱」。當能量改變形式的時候,總是傾向於失去組織性,因此,當能量似乎已消失的時候,最好是去尋找熱,尋找比以前更高的速度作無規則運動的分子。
光發生干涉時的情況就是如此。從理論上說,你可以這樣安排兩道光束,讓它們完全干涉。這時,讓這兩道光束投射到一個屏幕上,屏幕會完全黑暗。但是在這種情況下,屏幕就會變熱。能量並沒有消失,它只是改變了形式而已。
下面的情況屬於同樣的問題。假定你給一個鍾上緊發條,那麼,這個發條就比沒有上緊的同樣的發條含有更多的能量。
現在假定你讓這上緊的發條溶化在酸中。這時,能量發生了什麼變化呢?
這時能量同樣轉化為熱。如果你在開始時拿出兩杯溫度相同的酸溶液,然後讓未上緊的發條溶化在一杯酸溶液中,而讓上緊了的發條溶化在另一杯酸溶液中(把兩杯溶液互換也是一樣),結果,溶解了上緊發條的溶液的溫度會比溶解了未上緊發條的溶液高一些。
一直到1847年,在物理學家徹底瞭解了熱的性質之後,能量守恆定律才被人們所理解。
從那以後,由於堅信這個定律,人們才對一些基本現象有了新的瞭解。例如,在放射性嬗變中所產生的熱比十九世紀物理計算所預料的要多,到愛因斯坦提出了他的著名方程E=mc2,表明物質本身是一種能量形式之後,這個問題才得到解決。
同樣,在某些放射性嬗變中所產生的電子的能量太少了。1931年,泡利並不認為這種現象違背了能量守恆定律,而且提出了這樣的看法:這時不但產生了電子,還產生了另一種粒子——中微子,中微子帶走了其餘的能量。他的看法是對的。