当实验和理论计算出来的数据不一样，是否意味着物理学错了？经典力学原来不是万能的？11月28日12时，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，通过对双原子气体的理想气体方程、KT与气压和内能关系的演算，带领网友重温经典力学的第一次窘境，科普了“两朵乌云”，由此引入20世纪相对论和量子力学的概念。
结合第六期“温度的故事”，张朝阳简单复习了从理论和实验推算出来的理想气体状态方程。他指出，我们经常遇到的不是氦气这类最接近理想气体的单原子气体，那么双原子气体，比如氧气、氢气、氮气，是否也适用理想气体状态方程？
张朝阳卖个关子，“实验证明是对的，但理论上怎么解释呢？”他说，“今天主要研究一下双原子气体的情况，就微观的情况来解释。”计算涉及到自由度、平动动能、转动动能、振动动能、势能等概念，并使用波动方程、理想气体状态方程pV=nRT、比热容比γ=Cp/Cv，得出γ的值为1.4。
张朝阳借助能量均分定理做推导。在经典统计力学中，能量均分定理是一种联系系统温度及其平均能量的基本公式。为了方便网友理解，张朝阳将此比喻成蓄水池、口袋和遗产分配。
然而问题出现了，根据能量均分定律，计入双原子气体的平动动能、转动动能、振动动能和势能后，计算结果为1.286，并不等于1.4。张朝阳又试图去掉势能，结果是1.3，依然小于1.4。“这是经典力学的第一次灾难。”张朝阳介绍，1900年新春之际，物理学家开尔文在演讲中提到，19世纪已将物理学大厦全部建成，但物理学的天空上，还飘浮着两朵小小的，令人不安的乌云。一朵为以太漂移实验的否定结果，另一朵为黑体辐射的紫外灾难，包括气体比热中能量均分定律的失败。
张朝阳表示，在那个年代，经典力学堪称解释一切。正是遭遇到这样的挑战，才触发了相对论的发现和量子力学的发展。张朝阳在去掉势能的基础上，继续减去振动动能，只保留平动动能和转动动能，终于得出γ等于1.4的结论。随后，他用量子力学的能级概念，验证了计算过程。“这是当时开尔文解决不了的，等20世纪量子力学出来才解决。”
自11月5日开始，《张朝阳的物理课》已直播七期。据了解，在未来课程中，张朝阳还会解答宇宙大爆炸和光子辐射。（科文）
来源： 光明网
