一百年前物理学大厦上空有两朵阴云，现在物理学大厦有几朵阴云？19世纪的最后一天，欧洲大量物理学家聚集到一起，讨论物理学的发展。
著名的开尔文男爵非常自信地表示：如今人类的物理学大厦基本已经建成，只差两朵乌云还飘在空中。
最终，这两朵乌云被拨开，物理学“守得云开见月明”。
这两朵乌云，就是量子力学和相对论。
可是，拨开了两朵乌云的物理学，不仅没有真的见到晴朗，反而迎来了更多的乌云。
在21世纪的今天，我们的物理学还面临哪些“乌云”呢？两朵乌云互不相容问题在于，上面所说的两朵乌云，很显然并不相容。
量子力学研究的是极致的小，小到质子，夸克甚至更小，而相对论研究的是无限的大，大到黑洞，星系甚至宇宙。
对于两个不同的物理学领域，需要用到的物理知识也完全不同。
相对论研究的物理学要更侧重引力，而量子力学则更需要考虑其他基本力的作用。
为何明明都是一个宇宙的物理学，却需要两套完全不同甚至相反的物理学法则？难道没有一个终极的物理学领域，能够将这两个物理学领域统一到一起，让我们用同一套物理学法则就能理解量子力学和相对论吗？正负粒子的不平衡科学家发现，在我们日常生活中各种物质的组成粒子之外，还有和它们质量相等、属性相反的负粒子。
按理来说，正负粒子通过能量转化为质量而形成，都是成对出现。
然而事实却是：我们的这个世界几乎完全是由我们的粒子组成，没有负粒子。
究竟是什么原因导致了正负粒子如此的不平衡？我们的世界为何不是由负质子、正电子这些反粒子构成呢？暗物质的本质根据科学家的探测，我们的宇宙中，所有可见的物质，包括恒星、行星、黑洞在内，只占宇宙全部质量的4%左右，其余的都是暗物质和暗能量。
可是，直到现在，我们还完全不知道暗物质或者暗能量究竟是什么，也可以说我们对于96%的宇宙是完全未知的。
事实上，暗物质和暗能量都是决定宇宙命运的重要因素。
科学家还发现，随着宇宙的膨胀，暗物质的数量还在不断增加。
如果我们始终搞不懂暗物质的本质，我们早晚会被它毁掉。
19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。
会上，英国著名物理学家W．汤姆孙（即开尔文勋爵）发表了新年祝词。
他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。
同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了……第一朵乌云出现在光的波动理论上……第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。
”W．汤姆孙在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。
他所说的第一朵乌云，主要是指A．迈克尔孙实验结果和以太漂移说相矛盾；他所说的第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家，是一位颇有影响的物理学权威，他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况，反映了当时物理学界的主要思潮。
物理学发展到19世纪末期，可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。
一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。
例如，一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释，牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题的有效的工具。
对于电磁现象的分析，已形成麦克斯韦电磁场理论，这是电磁场统一理论，这种理论还可用来阐述波动光学的基本问题。
至于热现象，也已经有了唯象热力学和统计力学的理论，它们对于物质热运动的宏观规律和分子热运动的微观统计规律，几乎都能够作出合理的说明。
总之，以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观！在这种形势下，难怪物理学家会感到陶醉，会感到物理学已大功告成，因而断言往后难有作为了。
20世纪科学中的两朵乌云第一朵乌云，主要是指A．迈克尔孙实验结果和以太漂移说相矛盾；第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
第一朵乌云导致了相对论的诞生，第二多乌云导致了量子力学的诞生迈克尔逊-莫雷实验一种用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光在同一方向上光速差值的实验。
但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此确定了光速不变原理。
根据伽利略变换，光速应该与其所在的参照系有关，这一结果表明伽利略变换并不适用于高速运动的光子，洛伦兹由此提出洛伦兹变换来解决这一问题。
虽然爱因斯坦只是将洛伦兹变换引入狭义相对论，但是他系统性地提出了一个全新的物理理论，并划时代地提出时间相对性的概念，因此人们最终将这一功绩归功于爱因斯坦。
但是狭义相对论也有问题，爱因斯坦本人也始终未能解释孪生子佯谬。
既然存在以太，则当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速（当我们对光源运动时）应该大于在与运动垂直方向测量的光速（当我们不对光源运动时）。
1887年，阿尔贝特·麦克尔逊（后来成为美国第一个物理诺贝尔奖获得者）和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了非常仔细的实验。
目的是测量地球在以太中的速度(即以太风的速度)。
如果以太存在，且光速在以太中的传播服从伽利略速度叠加原理：假设以太相对于太阳静止，实验坐标系相对于以太以公转轨道速度u沿光线2的方向传播，由于光在不同的方向相对地球的速度不同，达到眼睛的光程差不同，产生干涉条纹。
从镜子M反射，光线1的传播方向在MA方向上，光的绝对传播速度为c，地球相对以太的速度为υ，光线1完成来回路程的时间为2d/C，光线2在到达M2和从M2返回的传播速度为不同的，分别为C+υ和C－υ，完成往返路程所需时间为：d/(C+u)+d/(C-u).光线2和光线1到达眼睛的光程差为：c[d/(C+u)+d/(C-u)-2d/C]=2du^2/(C^2-u^2)干涉仪整体可以旋转，旋转的过程中，以太速度方向与实验参考系中光线2的夹角改变，从而使得速度分量u 改变，旋转90°时，光线1和2交换了状态，光程差可以增加一倍。
