课件31张PPT。现 代 科 学 革 命■经典物理学的危机
■爱因斯坦与相对论
■量子理论中的微观世界导入《科学的历程》书影《现代科学技术基础知识 》书影《现代科学技术基础》书影导入 19世纪，以牛顿力学为代表的经典物理学已经日趋完善，达到了高峰。但是一些新的研究发现对它提出了挑战，导致了经典物理学的危机。正是在这种情况下，相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度。导入经典物理学的危机牛顿牛顿分解白光光谱的实验 牛顿《自然哲学的数学原理》书影 牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。 19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上飘浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题，其中之一是被认为是光、电等的传播载体的以太的不存在，这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。爱因斯坦与相对论思考中的晚年爱因斯坦青年时期的爱因斯坦拉小提琴的爱因斯坦（1941年）《相对论的意义》书影1930年爱因斯坦和爱丁顿在一起 1913年10月14日爱因斯坦 给黑尔的信件 爱因斯坦在美国讲学(西班牙)达利的《永恒的记忆》“Ladies and gentlemen, our age is proud of the progress it has made in man's intellectual development. The search and striving for truth and knowledge is one of the highest of man's qualities - though often, the pride is most loudly voiced by those who strive the least. And certainly we should take care not to make the intellect our god; it has, of course, powerful muscles, but no personality. It cannot lead, it can only serve; and it is not fastidious in its choice of a leader. This characteristic is reflected in the qualities of its priests, the intellectuals. The intellect has a sharp eye for methods and tools, but is blind to ends and values. So it is no wonder that this fatal blindness is handed on from old to young and today involves a whole generation.”
——爱因斯坦1943年11月4日题为“The Goal of Human Existence ”的演讲录音爱因斯坦临终之前的办公室 谁企图在真理和认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。
——爱因斯坦量子理论中的微观世界普朗克普朗克在读书普朗克和爱因斯坦Avinash Khare《分数统计与量子理论》 加热到不同温度的物体发出不同颜色的光秦山核电站诺贝尔和诺贝尔奖诺贝尔 1901年第一届诺贝尔奖颁奖现场知识链接阅读与思考卓别林爱因斯坦爱因斯坦、卓别林曾经下榻的浦江饭店 相对论极其抽象，难以理解，并与人们的常识相矛盾。因此，人们很难相信它是正确的而予以接受。但相对论最终还是取得了成功，成为现代物理学的支柱之一。从这件事情当中，你得到了什么启发？解析与探究 20世纪初，爱因斯坦从相对论的思想出发，提出了著名的质量能量公式，揭示出人类可以将物质的部分质量直接转换为巨大的、并能被人类直接利用的能量。这为核开发提供了理论依据。
德国科学家十分重视这一理论的军事价值，在相关研究中处于世界领先地位。第二次世界大战爆发之后，爱因斯坦向美国总统罗斯福建议，应该抢在纳粹之前研制出原子弹。罗斯福接见了这位科学家后决定：要赶在德国人之前造出原子弹。
美国政府从事原子弹的制造是完全秘密的，爱因斯坦本人也不知道。但当他知道德国没有制成原子弹，而美国已成功后，感到沉重和不安。他说，如果他知道德国不会制造原子弹，他就不会为“打开这个潘多拉魔匣做任何事情”。
爱因斯坦得知美国向广岛和长崎投下原子弹，平民伤亡惨重时，感到非常痛心。他说，致信罗斯福提议研制核武器，是自己一生中最大的错误和遗憾。他甚至懊悔当初从事科研，“早知如此，我宁可当个修表匠”。 爱因斯坦的做法究竟是对还是错？从这件事情中，我们能得到什么启发？我们应该怎样对待科学的发展？自我测评现代物理学的主要贡献和历史影响是什么？ 现代物理学的主要贡献就是相对论和量子论的先后提出。 历史影响：现在，相对论已经融入了科学的各个领域，现代的许多自然科学的学科，如天文学、光学、量子力学都是在相对论的基础上发展的。相对论与现代科学的联系是如此紧密，以至于任何人想打倒它，都需要做彻底推翻现今科学的所有物理定律，否定所有科学领域的尖端技术成果的准备。量子理论的建立是人类认识史上的又一次飞跃，它使人们的认识深入到了微观世界的领域。量子理论在解决原子领域的一系列重大问题中取得了很大成功。50多年来,物理学在相对论和量子力学这两大基石上迅速建立起了现代物理学的大厦。从此,原子和分子物理学、核物理学，凝聚态物理学、低温物理学等边缘学科纷纷建立，形成了许多新的独立的体系。活动建议 分别邀请物理老师和政治老师，从物理学的哲学的角度介绍相对论和量子理论提出的意义。科学的革命 同步练习
选择题：
（1）爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 ③打破了经典力学体系的局限 性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A①②③ B②③④ C①③④ D①②④
（2） 现代物理学的基础是
A牛顿力学 B相对论 C量子假说 D量子理论、相对论
（3）下列表述不正确的是
A牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础
B经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象
C相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的
D量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步
（4）海王星的发现是根据
A哥白尼日心说的推算 B牛顿理论的推测
C法拉第演说计算 D爱因斯坦对时间、空间属性的揭示
材料解析题：
（5） 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。
请回答：
① “牛顿时代”在物理学上指什么时代？
② 有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被摸掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。
简答题：
（6）爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？
答案：
（1）A 排除第④项是因为：使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界的是量子论
（2）D
（3）C 经典物理学在研究高速运动的物理现象时显示出巨大的危机，但在研究日常物理现象时其结论是正确的。
（4）B
（5）①经典力学体系建立的时代
②爱因斯坦认为，牛顿“是一位具有最高思维能力和创造力的人”，其理论对现代物理学仍然具有指导作用。 牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，在欧洲启蒙思想宣扬科学、反对封建神学的运动中发挥了极大的作用，以牛顿力学为代表的经典物理学开创了一个崭新的科学时代。相对论是在经典物理学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展而不是相互排斥的关系。
（6） 答题要点：科学理论对科学的发展有巨大的推动作用，但科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。
第25课 现代科学革命
课标要求：知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
教学目标：
知识与能力：通过本课的学习，使学生了解在经典物理学危机的基础上现代科学革命产生的必然性，明白现代科学的两大支柱——相对论和量子理论的基本观点，并认识到爱因斯坦在相对论、普朗克在量子理论的形成和创立过程中的重大作用。
过程与方法：结合相对论和量子论各自的理论基础和研究方向，阐明两者对人类历史和现代生活的重大意义。
情感态度与价值观：结合辩证法原理，正确对待科学的发展。
教学重点：相对论、量子论的主要内容及意义。
教学难点：相对论、量子论的主要内容。
课时：本节教材用一课时。
板书设计：
第六单元 现代世界的科技与文化
第25课 现代科学革命
一、经典物理的危机
绝对权威→危机
二、爱因斯坦与相对论
1．最伟大
2．相对论
三、量子理论中的微观世界
1．普朗克，爱因斯坦，玻尔
2．相对论和量子理论的评价：
教学过程：
导入新课：同学们还记得1687年出版的《自然哲学的数学原理》是哪位科学家的巨著吗？牛顿。这部巨著的意义是什么？建立起一个完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。
下面请同学们来阅读本课的引言：19世纪，以牛顿力学为代表的经典物理学已经日趋完善，达到了高峰。但是一些新的研究发现对它提出了挑战，导致了经典物理学的危机。正是在这种情况下，相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度。
今天，我们学习第25课现代科学革命。
一、经典物理学的危机
先请同学们听一段小故事，当德国物理著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己的终身的职业时，得到的答复是：“物理学基本上是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。”
这个小故事说明了什么道理？请同学们阅读本目内容，从教材中找到这个问题的答案。
教材P106本目内容第三自然段：当时，人们把以牛顿力学为代表的经典物理学看做绝对权威的理论，认为一切自然现象都可以用经典物理学加以说明，而且物理学已经发展到了完整、系统和成熟的阶段，以后的工作只不过是在细节上做些修正和补充，在计算上更细致一点，使理论更加完善。
板书：绝对权威
那么，经典物理学的危机又来自哪里呢？仍然请同学们在教材的本目中找到答案。
教材P106本目内容倒数第三自然段：然而，正是在这个时候，物理学上出现了一系列新的发现，无法用经典物理学来解释，这使得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。
板书：绝对权威→危机
而经典物理学陷入危机的具体难题是“晴空是漂浮着的两朵乌云”，而为了驱散这两朵乌云，物理学掀起了一场革命，诞生了现代物理学的两大支柱——相对论和量子论。我们先来看第一大支柱。
二、爱因斯坦与相对论
直至今天，爱因斯坦都被视为科学界最伟大的科学家之一。
板书：1．最伟大
请同学们看教材P107第一自然段，了解爱因斯坦的生平。
相对论是爱因斯坦最重要的成就，也是20世纪最重要的科学成就之一。
板书：2．相对论
相对论由狭义相对论和广义相对论组成。狭义相对论首先就瓦解了牛顿经典力学中的绝对时空观，指出经典力学仅仅在低速运动状态下合理，从而化解了以太之谜，直接驱散了漂浮在物理学晴空上的第一朵乌云。在广义相对论中，爱因斯坦将相对性原理由惯参考系进一步扩大到任意参考系，并把牛顿的引力理论作为其中的一部分内容。
教材P107第二、三自然段对相对论作了简单地介绍，文字阅读框《穿越时空的梦想》也对相对论的相对性原理作了直观的说明，请同学们阅读。
关于相对性原理，有一个时间与空间相对性的例证。一个观察者看来是同时发生的事件，另一个向他作相对运动的观察者看来便不是同时发生的。两个这样的观察者对两个事件之间的时间间隔的估计将会不一致，同时他们对距离的衡量也会不一致。假定两个作相对匀速运动的观察者所得到的光速相同，那么，只要他们对时间与空间运用不同的量度，就能对于现象得到相同的自然规律，并能精确地说明这种差距有多少，换句话说，每个观察者都有自己的一套时间——空间的框架，对于一切观察者全都相同的绝对空间时间是不存在的。
关于光速不变原理，也有例证，就是尺缩效应和钟慢效应。假定一个观察者B带着一只座钟和一把码尺，并把码尺指向他运动的方向。当他向观察者A旁边走过时，在A起来他的尺子不足一码长，他的钟也变慢了。B相对于A的速度愈大，这差额也就愈大。假如B用光速在A的旁边通过，我们得到的结果是惊人的，这时B的码尺长度将等于0，他的钟也完全不足了。这就是说光速的速度的极限，宇宙间没有任何东西能以大于光速的速度运动。运动尺子的缩短和运动时钟的变慢效应，都是相对时空的基本属性，与物体内容结构无关。如果物体的速度比光速小得多，相对论力学就可以解释牛顿力学。
相对论与我们的生活常识有着巨大的差距，但却被科学实验所证实，这就给我们提出了一个问题：常识总是正确的吗？常识和正确的理论起冲突的时候，应当怎样分辨呢？
常识是我们在生活的经验和过程中所具备的，甚至可以说，是构成我们正常生活的基础，所以常识是根深蒂固的。这种根深蒂固、雷打不动的认识，往往构成了我们寻找真理和本质，在探询日常生活之外的事物的规律时，我们认识的障碍。日常生活中，常识是必要的，但是科学发展和人类进步不是只靠常识和直觉就可以的。因此，从这个角度来理解，科学家们通过精确、巧妙的物理学实验得出的理论，也是经过了同常识的反复斗争而做出的，这更加体现出科学探索之路的艰难。
相对论是人类精神宝库中璀璨的明珠，而相对论的发明者爱因斯坦也因此名垂青史。关于相对论的评价，是教材P107本目内容的最后一个自然段。
找学生阅读教材P107本目内容的最后一个自然段：相对论的提出是物理学领域最伟大的革命。它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径。
自相对论横空出世以后，人类的认识有了极大的扩展：由低速领域跨入高速领域，由宏观领域延伸到宇宙观领域，由我们生存的三维空间到时间、空间共同构成的四维空间。对地整个人类来说，由相对论引发了史无前例的改变，不仅仅局限于一个时代：人们认识到时间和空间的相互依赖关系、时间和空间的相对意义，认识到时间、空间与物质运动相互依赖关系。对于人类意识来说，这的确是一场深刻的革命。
相对论驱散了漂浮在物理学晴空上的第一朵乌云，那么，另一朵乌云是怎样被驱散的呢？
三、量子理论中的微观世界
量子理论的提出，同样是源于实验和公式之间的不合。
教材P107本目内容的第一、二自然段，教材P108第一、二、三、四、五自然段介绍了量子理论的创立过程，请同学们阅读。
量子理论的创始人是谁？德国科学家普朗克。
板书：1．普朗克
量子理论的创立过程是一个不断怀疑和不断假设的过程，普朗克于1900年提出量子假说是“不得不”的结果。因为作为一位严谨的科学家，其最基本的态度就必须是尊重事实，历史上因为墨守成规和不尊重事实而失去重大发现的实例举不胜举。但是量子理论本身和物理学中早已流行了很久的思维方式相差甚远，与一般人的常识更是有天壤之别，所以即便是在物理学界反应也十分冷淡。普朗克本人也曾经出现过反复和动摇，并最终导致他没有做出更加伟大的理论创新。这也反映了人类认识事物本质的反复性和曲折性。
量子理论的发展过程和相对论不同，相对论基本是爱因斯坦凭着一己之力创立的，而量子理论的发展则凝聚了很多科学家的聪明才智。教材还提到了哪些科学家的哪些贡献呢？
爱因斯坦的光量子理论，玻尔的原子的量子理论。
板书：1．普朗克，爱因斯坦，玻尔
在人类对微观世界的认识上，量子理论是一座里程碑，从当前的实践来看，量子理论对人类物质生活的改变作用更大一些，请同学们看教材P108倒数第二、四自然段，这是量子理论的现实意义。
找学生阅读教材P108倒数第四自然段：量子理论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步。
找学生阅读教材P108倒数第二自然段：量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，如半导体和激光器的发明等。这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。
相对论和量子理论的出现，掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。请看教材P108最后一个自然段，这是对相对论和量子理论的总体评价。
板书：2．相对论和量子理论的评价：
找学生阅读教材P108最后一个自然段：量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典物理学的不足，描绘了一个崭新的宏观宇宙世界和微观粒子世界，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。它们不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。
量子理论和相对论突破了经典物理学理论，对传统科学的错误观念和狭隘观念也进行了否定，丰富了人类的知识宝库；其探索和创新精神，也是人类认识世界、了解世界的历程在曲折中前进的规律的生动说明。
小结：量子理论和相对论发展了经典物理学，弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观的粒子世界面前的空缺，为人类描绘了一个崭新的世界，对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。但是理论的发展是无限的，人类的认识过程也是没有止境的。
作业：
阅读下列材料：
19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，放射线和原子被发现，另一方面扩展到整个宇宙。随着光学等学科的深入发展，人们对在光速或接近光速运动状态下的物质的研究，也超出了经典物理学的范围。物理学被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题，其一就是以太的不存在。这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。
（1）经典物理学形成的基础是什么？这一基础建立的理论是什么？
提示：17世纪牛顿创立的经典力学。它是建立在绝对时空观的理论之上的。
（2）到19世纪时，经典物理学发展到何种程度？他所适用的范围主要是什么？
提示：到19世纪，在经典力学的 基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足的进步，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。它所适用的范围主要是我们日常生活中的物理现象。
（3）19世纪末，物理学的发展对经典物理学提出了怎样的挑战？
提示：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙，超出了经典物理学的范围，经典物理学赖以建立的绝对时空观受到严峻挑战。
（4）20世纪物理学的发展取得的两项最重大的成就是什么？它们与经典物理学的关系是什么？
提示：量子理论和相对论。它们发展了经典物理学，弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观的粒子世界面前的空缺，为人类描绘了一个崭新的世界，对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。
课堂反馈：
第27课 科学的革命
学习目标：
1 知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
2 通过对相对论、量子论出现过程的学习，培养学生敢于怀疑、勇于创新的精神。
知识导航：
1 知识要点：
⑴ 代物理学的两大支柱理论——相对论、量子论出现的历史背景
⑵ 相对论的主要内容：相对性原理和光速不变原理（对宏观世界领域的探索）
⑶ 量子论的形成与内容（对微观世界领域的探索）
⑷ 相对论与量子论出现的重大意义
2 知识结构
3 重难点分析
⑴ 相对论、量子论出现的历史背景——19世纪经典物理学的危机是什么？
17世纪后期，牛顿发表了著名的力学三定律（惯性定律、加速度的比例定律、作用与反作用定律）和万有引力定律，标志着经典力学体系的建立。当时，以牛顿力学为代表的经典物理学被认为是绝对权威的理论，认为一切自然现象都可以用经典物理学加以说明，而且物理学已经发展到了完整、系统和成熟阶段，以后的工作只不过是在细节上做些修正和补充，在计算上更细致一点，使理论更加完备。一些科学家还根据万有引力定律计算出了海王星和冥王星的位置，证明了经典物理学的准确性、科学性和可预见性。但是，经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。这种状况随着20世纪以来科学研究的不断深入而日益显现，如神秘的“以太”一直不能被证明是存在的、高速运动的微观粒子发生的现象非经典力学所能解释等。物理学只有来一番彻底的革命，才能适应科学研究的新形势。在这种背景下，相对论与量子论应运而生。
⑵ 相对论的主要内容是什么？有何重大意义？
相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。
在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。
尺缩效应和钟慢效应：两者都是狭义相对论的结论。一根在静止时长度为L′的细杆，当沿长度方向以速度v运动时，静止的观察者测得的长度为，其中c是光速。由此可见L总是小于L′，这是尺缩效应。钟慢效应可以简单理解为运动的钟总是比静止的钟走得慢，当然，这种变化只有在速度接近光速时才会明显。
光速不变原理则认为光的传播速度在任何条件下都是不变的。
相对论的提出在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动的物质，创立了一个全新的物理世界，极大地扩展了物理学应用的领域，也使人们对自然规律的探索从普通世界深入到广阔的宏观宇宙空间。
由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。这就提醒人们甚至要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的。
⑶ 量子论及其与意义
量子论最先由德国物理学家普郎克于1900年提出。他认为，物质的辐射能不是连续的，而是以最小的、不可再分的能量单位即能量量子的整数倍跳跃式地变化的。随后英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成。电子在不同轨道上围绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创立了原子结构的理论。爱因斯坦利用原子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。
量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。基于量子规律的新技术深深地改变了人类的生活，包括激光技术和电子计算机的出现；在量子论的基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子核物理等科学的发展，人类从此进入了核能时代。
（4） 物理学晴空的“两朵乌云”
19世纪末20世纪初，经典物理学的地位如日中天，但在一系列的物理实验中，经典物理学又显示出某些不科学性。其中最有代表性的是英国人开尔文1900年在欧洲科学家报告会上提出的，“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……”。两朵乌云指的是
第一朵乌云——“以太”说的破灭。
以太概念的提出最早可以追溯到古希腊时代，被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。19世纪的物理学家普遍接受了以太的概念，认为象水波传播是以水为载体一样，光、电等的传播是以以太为载体的。如果以太真的存在，新的问题又出来了：地球以每秒30千米的速度绕太阳运动，就一定会有同样速度的“以太风”迎面向地球吹来，而且会对光的传播产生影响。
为了观测“以太风”是否存在，1887年，迈克尔逊与美国物理学家莫雷合作，在克利夫兰进行了一个著名的“以太漂流”实验。实验结果证明，不论地球运动的方向与光的射向是否一致，测出的光速都是相同的，在地球同设想的以太之间没有相对运动。这就证明“以太”是不存在的。这个实验在理论上简单易懂，方法上精确可靠，所以，实验证明以太的不存在是完全不容置疑的。
第二朵乌云——黑体辐射与“紫外灾难”。
在同样的温度下，不同物体的发光亮度和颜色（波长）不同。颜色深的物体吸收辐射的本领比较强。所谓“黑体”是指能够全部吸收外来辐射而毫无任何反射和透射、吸收率是100﹪的理想物体，真正的黑体是不存在的。
19世纪末，卢梅尔等人的著名实验——黑体辐射实验，发现黑体辐射的能量不是连续的，它按波长分布的规律仅与黑体的温度有关。从经典物理学的角度看，这个实验的结果是不可思议的。为了解释这个不可思议的结果，很多物理学家试图从经典物理学去寻求答案，最后都失败了。这也表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败。
