大家知道，被加热的物体开始时会发出红光，随着温度上升，光的颜色逐渐由红变黄又向蓝白色过渡，这种以电磁波的形式向外传递能量的现象就叫热辐射。由于光的颜色随温度变化而有规律地变化，所以有经验的炼钢工人能凭钢水的颜色就可判断其温度。任何物体，不论温度高低，都要以电磁波的形式向外辐射能量。为了从理论上总结热辐射规律，19世纪物理学家导出了热辐射物体的能量按发光波长分布的两个公式：维恩公式和瑞利一金斯公式。然而，这两个公式算出的结果，不是在长波方面就是在短波方面与实验结果不符，物理学家为此伤透了脑筋。
经典物理学遇到的另一个困难，是如何解释迈克尔孙一莫雷实验的结果。按照经典物理学的观点，任何一种波动的传播都需要有一种媒介物，比如声波主要依靠空气传播，月球上没有空气，人们讲话就听不见。为了解释光的传播，物理学家不得不假设，在宇宙空间到处存在一种静止的传光媒质——以太。由于地球在以太的“海洋”中绕太阳公转，因而在地球表面理应存在以每秒30公里运动的以太流。迈克尔孙一莫雷实验就是为了证实以太的存在，但实验结果却令人大失所望，这使物理学家陷入左右为难的境地：要么放弃“以太说”，要么否定比这更重要的哥白尼的“地动说”。
上述两个难题形成了本世纪初物理学晴朗天空中的“两朵乌云”。出乎人们意料的是，这两朵乌云给物理学界带来了革命风暴，使物理学家发现了“新大陆”——“量子论”和“相对论”，将人类对物质世界的认识向前推进了一大步。