第一，實(shí)驗(yàn)和理論之間的矛盾催生了新的科學(xué)概念。當(dāng)時(shí)一些物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)預(yù)示了經(jīng)典物理學(xué)解釋的局限性。比如熱輻射現(xiàn)象的新的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)對(duì)當(dāng)時(shí)的經(jīng)典物理學(xué)理論提出了置疑，麥克斯韋電磁場(chǎng)理論雖然能夠比較好地解釋電磁波以及光的傳播，但是對(duì)于熱輻射的發(fā)射跟吸收無(wú)能為力。當(dāng)時(shí)有一位科學(xué)家叫基爾霍夫，他提出了黑體作為理想模型來(lái)研究熱輻射，科學(xué)家維恩確認(rèn)可以將一個(gè)帶小孔空腔的熱輻射性能看作一個(gè)理想的黑體。因?yàn)槿绻�這個(gè)假設(shè)存在，那么就可以得到一個(gè)比較理想的電荷級(jí)的輻射源，這個(gè)對(duì)做實(shí)驗(yàn)研究方面是非常有利的。一系列的實(shí)驗(yàn)表明，黑體它所輻射的輻射能量的密度與溫度有關(guān)，而與其形狀和組成的物質(zhì)無(wú)關(guān)，怎樣從理論上解釋黑體能譜曲線，成了當(dāng)時(shí)熱輻射研究的關(guān)注焦點(diǎn)。而熱輻射研究又引發(fā)了一系列物理學(xué)新的發(fā)現(xiàn)。我們大家都已經(jīng)知道，量子理論的起點(diǎn)是源于熱輻射的研究。這里特別要提到德國(guó)的物理學(xué)家普朗克，為了解釋黑體輻射光譜的能量分布曲線，普朗克在1900年提出了一個(gè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常吻合的公式，表明輻射能量也像物質(zhì)一樣也具有粒子性，而不是連續(xù)性的，能量的分離性，輻射的能量也具有粒子性，也就是不連續(xù)性，這實(shí)際上被公認(rèn)為量子理論的起點(diǎn)。

　　愛(ài)因斯坦在1905年把量子的概念推廣到光的傳播過(guò)程，提出了光量子理論，并且成功地解釋了當(dāng)時(shí)已經(jīng)有的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。丹麥的物理學(xué)家玻爾，在1913年又把能量子的概念推廣到了原子，以原子的能量狀態(tài)假設(shè)為基礎(chǔ)，建立了量子論的原子結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)時(shí)玻爾堅(jiān)信，原子是有核的，但是當(dāng)時(shí)已經(jīng)有的原子模型，不能解釋一些實(shí)驗(yàn)看到的物理現(xiàn)象，比如最典型的當(dāng)時(shí)做氫的能譜實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有四條譜線，而且是互相分離的，玻爾受到普朗克量子論的啟示，認(rèn)為有不同能帶的軌道，到高能帶到低能帶躍遷的時(shí)候，就可能發(fā)出光量子，能帶的極差如果不同，當(dāng)然量子所含的能譜，所反映出來(lái)的能譜也是不同的。軌道如果是有限的，當(dāng)然它的能譜是不連續(xù)的，成功地把量子概念引入到原子模型當(dāng)中。但是玻爾建立起來(lái)的原子模型，它滿足了粒子性的條件，但是又不能夠滿足波動(dòng)性的條件，因此德國(guó)另外一位物理學(xué)家海森伯，他直接走了另外一條途徑，直接從光譜的頻率和強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)資料出發(fā)，在1925年提出了矩陣量子力學(xué)。

　　另外有一位差不多同時(shí)，或者說(shuō)稍晚一些，奧地利的物理學(xué)家薛定諤，他改進(jìn)了德布羅意基于波粒二象性的物質(zhì)波理論，提出了波動(dòng)量子力學(xué)。費(fèi)曼等人的研究不僅證明了矩陣和波動(dòng)兩種量子力學(xué)的數(shù)學(xué)的等價(jià)性，而且又發(fā)展出了第三個(gè)等價(jià)的方法，即路徑積分量子力學(xué)，從這里我們也可以看到，量子論的發(fā)展不是一個(gè)人的貢獻(xiàn)，而是一批科學(xué)家的共同貢獻(xiàn)，對(duì)一個(gè)物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)描述，使用的工具與方法，也并不完全都是唯一的，至少在發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，它也是多樣性的，最后當(dāng)然大家會(huì)逐步統(tǒng)一到一個(gè)最佳的方法上面來(lái)。正是熱輻射這一個(gè)疑難問(wèn)題，成為了量子論誕生的邏輯起點(diǎn)，作為能量的量子概念誕生是在1900年，普朗克最早提出的，它的推廣導(dǎo)致描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的量子力學(xué)在1920年以后逐步完善，大概25、26年左右，并且進(jìn)而與狹義相對(duì)論結(jié)合，發(fā)展出描述微觀粒子產(chǎn)生和湮滅奧秘的量子場(chǎng)論。量子場(chǎng)論的發(fā)展，也經(jīng)歷了經(jīng)典量子場(chǎng)論，規(guī)范量子場(chǎng)論，分別是對(duì)稱的、不對(duì)稱的和超對(duì)稱量子場(chǎng)論這三個(gè)發(fā)展階段。量子場(chǎng)論不僅揭開了人們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的微觀物質(zhì)世界的規(guī)律，也加深了人類對(duì)宇宙演化的理解，更新了人們認(rèn)識(shí)客觀世界的方式，并且也帶來(lái)了一系列重大的技術(shù)方面的突破。

　　因此，從這點(diǎn)可以看到，科學(xué)歸根到底是證實(shí)知識(shí)體系，一旦理論與嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了不一致，無(wú)論這種理論權(quán)威性如何，無(wú)論這種理論曾經(jīng)得到多少人、多少年的信奉，作為一名科學(xué)家，都有理由去質(zhì)疑這個(gè)理論本身，并且努力去完善它，或者創(chuàng)造新的理論去替代它。科學(xué)探索的最終結(jié)果是對(duì)發(fā)現(xiàn)的自然現(xiàn)象做出精確的理論解釋，而做出理論解釋，不僅需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，理性的質(zhì)疑精神，更需要深邃的思考能力和縝密的分析能力，以及理論思維的能力。我們前面看到的這些科學(xué)家，他們不光注重實(shí)驗(yàn)，而且注重理性的思維，注重運(yùn)用數(shù)學(xué)的工具來(lái)進(jìn)行科學(xué)的概括。