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马克斯·普朗克

马克斯·普朗克

马克斯·普朗克(1858年4月23日~1947年10月4日),德国物理学家,量子力学的创始人,二十世纪最重要的物理学家之一,因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献,并在1918年获得诺贝尔物理学奖。量子力学的发展被认为是20世纪最重要的科学发展,其重要性可以同爱因斯坦的相对论相媲美。

 

生平简介

 

马克斯·普朗克出生在一个受到良好教育的传统家庭,他的曾祖父戈特利布·雅各布·普朗克(Gottlieb Jakob Planck,1751年-1833年)和祖父海因里希·路德维希·普朗克(Heinrich Ludwig Planck,1785年-1831年)都是哥廷根的神学教授,他的父亲威廉·约翰·尤利乌斯·普朗克(Wilhelm Johann Julius Planck,1817年-1900年)是基尔和慕尼黑的法学教授,他的叔叔戈特利布·普朗克(Gottlieb Planck,1824年-1907年)也是哥廷根的法学家和德国民法典的重要创立者之一。普朗克在16岁时就完成了中学的学业。普朗克十分具有音乐天赋,他会钢琴、管风琴和大提琴,还上过演唱课,曾在慕尼黑学生学者歌唱协会(Akademischer Gesangverein Munchen)为多首歌曲和一部轻歌剧(1876年)作曲。但是普朗克并没有选择音乐作为他的大学专业,而是决定学习物理。慕尼黑的物理学教授菲利普·冯·约利(Philipp von Jolly,1809年-1884年)曾劝说普朗克不要学习物理,他认为“这门科学中的一切都已经被研究了,只有一些不重要的空白需要被填补”,这也是当时许多物理学家所坚持的观点,但是普朗克回复道:“我并不期望发现新大陆,只希望理解已经存在的物理学基础,或许能将其加深。”普朗克在1874年在慕尼黑开始了他的物理学学业。普朗克整个科学事业中仅有的几次实验是在约利手下完成的,研究氢气在加热后的铂中的扩散,但是普朗克很快就把研究转向了理论物理学。

1877年至1878年,普朗克转学到柏林,在著名物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹和古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫以及数学家卡尔·魏尔施特拉斯手下学习。关于亥姆霍兹,普朗克曾这样写道:“他上课前从来不好好准备,讲课时断时续,经常出现计算错误,让学生觉得很上课很无聊。”而关于基尔霍夫,普朗克写道:“他讲课仔细,但是单调乏味。”即便如此,普朗克还是很快与亥姆霍兹建立了真挚的友谊。普朗克主要从鲁道夫·克劳修斯的讲义中自学,并受到这位热力学奠基人的重要影响,热学理论成为了普朗克的工作领域。

1878年10月,普朗克在慕尼黑完成了教师资格考试,1879年2月递交了他的博士论文《关于热力学第二定律》,1880年6月以论文《各向同性物质在不同温度下的平衡态》获得大学任教资格。获得大学任教资格后,普朗克在慕尼黑并没有得到专业界的重视,但他继续他在热理论领域的工作,提出了热动力学公式,却没有发觉这一公式在此前已由约西亚·威拉德·吉布斯提出过。鲁道夫·克劳修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中处于中心位置。1885年4月,基尔大学聘请普朗克担任理论物理学教授,年薪约2000马克,普朗克继续他对熵及其应用的研究,主要解决物理化学方面的问题,为阿累尼乌斯的电解质电离理论提供了热力学解释,但却是矛盾的。在基尔这段时间,普朗克已经开始了对原子假说的深入研究。1897年,哥廷根大学哲学系授奖给普朗克的专着《能量守恒原理》(Das Prinzip der Erhaltung der Energi',1897年)。

1889年4月,亥姆霍兹通知普朗克前往柏林,接手基尔霍夫的工作,1892年接手教职,年薪约6200马克。1894年,普朗克被选为普鲁士科学院(Preu?ische Akademie der Wissenschaften)的院士。1907年维也纳曾邀请普朗克前去接替路德维希·玻耳兹曼的教职,但他没有接受,而是留在了柏林,受到了柏林大学学生会的火炬游行队伍的感谢。普朗克于1926年10月1日退休,他的继任者是薛定谔。

1887年3月,普朗克与一个慕尼黑中学同学的妹妹玛丽·梅尔克(Marie Merck,1861年-1909年)结婚,婚后生活在基尔,共有4个孩子卡尔(Karl,1888年-1916年)、双胞胎埃玛(Emma,1889年-1919年)和格雷特(Grete,1889年-1917年)以及埃尔温(Erwin,1893年-1945年)。在普朗克前往柏林工作后,全家住在柏林的一栋别墅中,与不计其数的柏林大学教授们为邻,普朗克的庄园发展成为了一个社交和音乐中心,许多知名的科学家如阿尔伯特·爱因斯坦、奥托·哈恩和莉泽·迈特纳等都是普朗克家的常客,这种在家中演奏音乐的传统来自于亥姆霍兹家。在度过了多年幸福的生活后,普朗克遇到了接踵而至的不幸,1909年10月17日普朗克的妻子因结核病去世,1911年3月普朗克与他的第二任妻子玛格丽特·冯·赫斯林(Margarethe von H??lin,1882年-1948年)结婚,12月普朗克的第三个儿子赫尔曼(Herrmann)降生。第一次世界大战期间,普朗克的大儿子卡尔死于凡尔登战役,二儿子埃尔温在1914年被法军俘虏,1917年女儿格雷特在产下第一个孩子时去世,她的丈夫娶了普朗克的另一个女儿埃玛,不幸的是埃玛在两年后同样死于生产。普朗克平静地经受了这些打击,格雷特和埃玛的孩子存活了下来,并且继承了她们各自母亲的名字,普朗克也为她们取名格雷特和埃玛。1945年1月23日,普朗克的二儿子埃尔温·普朗克因参与暗杀希特勒未遂而被纳粹杀害,至此,普朗克与其第一任妻子所生的4个孩子全都去世。

1900年,普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念,导出了与实验完全符合的黑体辐射经验公式。在理论上导出这个公式,必须假设物质辐射的能量是不连续的,只能是某一个最小能量的整数倍。普朗克把这一最小能量单位称为“能量子”。普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难。普朗克还进一步提出了能量子与频率成正比的观点,并引入了普朗克常数h。量子理论现已成为现代理论和实验的不可缺少的基本理论。普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。

Planck in 1918, the year he received the Nobel Prize in Physics for his work on quantum theory.

 

传奇人生

 

1858年4月23日生于基尔。1867年,其父民法学教授J.W.von普朗克应慕尼黑大学的聘请任教,从而举家迁往慕尼黑。普朗克在慕尼黑度过了少年时期,1874年入慕尼黑大学。1877~1878年间,去柏林大学听过数学家K.外尔斯特拉斯和物理学家H.von亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫的讲课。普朗克晚年回忆这段经历时说,这两位物理学家的人品和治学态度对他有深刻影响,但他们的讲课却不能吸引他。在柏林期间,普朗克认真自学了R.克劳修斯的主要著作《力学的热理论》,使他立志去寻找象热力学定律那样具有普遍性的规律。1879年普朗克在慕尼黑大学得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1888年基尔霍夫逝世后,柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人(先任副教授,1892年后任教授)和理论物理学研究所主任。1900年,他在黑体辐射研究中引入能量量子。由于这一发现对物理学的发展作出的贡献,他获得1918年诺贝尔物理学奖。

自20世纪20年代以来,普朗克成了德国科学界的中心人物,与当时德国以及国外的知名物理学家都有着密切联系。1918年被选为英国皇家学会会员,1930~1937年他担任威廉皇帝协会会长。在那时期,柏林、哥廷根、慕尼黑、莱比锡等大学成为世界科学的中心,是同普朗克、W.能斯脱、A.索末菲等人的努力分不开的。在纳粹攫取德国政权后,普朗克并没有与纳粹同流合污。1947年10月3日,普朗克在哥廷根病逝,终年89岁。德国政府为了纪念这位伟大的物理学家,把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。

1901年的普朗克.

 

科学成就

 

1.普朗克早期的研究领域主要是热力学。

 

他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。此后,他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。

 

2.提出能量子概念

 

普朗克在物理学上最主要的成就是提出著名的普朗克辐射公式,创立能量子概念。

19世纪末,人们用经典物理学解释黑体辐射实验的时候,出现了著名的所谓“紫外灾难”。虽然瑞利、金斯(1877-1946)和维恩(1864-1928)分别提出了两个公式,企图弄清黑体辐射的规律,但是和实验相比,瑞利-金斯公式只在低频范围符合,而维恩公式只在高频范围符合。普朗克从1896年开始对热辐射进行了系统的研究。他经过几年艰苦努力,终于导出了一个和实验相符的公式。他于1900年10月下旬在《德国物理学会通报》上发表一篇只有三页纸的论文,题目是《论维恩光谱方程的完善》,第一次提出了黑体辐射公式。12月14日,在德国物理学会的例会上,普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中,他激动地阐述了自己最惊人的发现。他说,为了从理论上得出正确的辐射公式,必须假定物质辐射(或吸收)的能量不是连续地、而是一份一份地进行的,只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子,辐射频率是ν的能量的最小数值ε=hν。其中h,普朗克当时把它叫做基本作用量子,现在叫做普朗克常数。普朗克常数是现代物理学中最重要的物理常数,它标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”。1906年普朗克在《热辐射讲义》一书中,系统地总结了他的工作,为开辟探索微观物质运动规律新途径提供了重要的基础。

童年时期普朗克出生在一个受到良好教育的传统家庭,他的曾祖父戈特利布·雅各布·普朗克(Gottlieb Jakob Planck,1751年-1833年)和祖父海因里希·路德维希·普朗克(Heinrich Ludwig Planck,1785年-1831年)都是哥廷根的神学教授,他的父亲威廉·约翰·尤利乌斯·普朗克(Wilhelm Johann Julius Planck,1817年-1900年)是基尔和慕尼黑的法学教授,他的叔叔戈特利布·普朗克(Gottlieb Planck,1824年-1907年)也是哥廷根的法学家和德国民法典的重要创立者之一。

马克斯·普朗克出生于1858年4月23日的基尔,母亲埃玛·帕齐希(Emma Patzig,1821年-1914年)是父亲的第二任妻子,另有4个孩子赫尔曼(Hermann)、希尔德加德(Hildegard)、阿达尔贝特(Adalbert)和奥托(Otto),父亲的第一任妻子留下了2个孩子胡戈(Hugo)和埃玛(Emma)。普朗克在基尔度过了他童年最初的几年时光,直到1867年全家搬去了慕尼黑,普朗克在慕尼黑的马克西米利安文理中学(Maximiliansgymnasium)读书,与他当时同学的奥斯卡·冯·米勒(Oskar von Miller)后来成为了德意志博物馆的创始人,普朗克在16岁时就完成了中学的学业。

1878年学生时代的普朗克.

 

童年时期

 

普朗克出生在一个受到良好教育的传统家庭,他的曾祖父戈特利布·雅各布·普朗克(Gottlieb Jakob Planck,1751年—1833年)和祖父海因里希·路德维希·普朗克(Heinrich Ludwig Planck,1785年—1831年)都是哥廷根的神学教授,他的父亲威廉·约翰·尤利乌斯·普朗克(Wilhelm Johann Julius Planck,1817年—1900年)是基尔和慕尼黑的法学教授,他的叔叔戈特利布·普朗克(Gottlieb Planck,1824年—1907年)也是哥廷根的法学家和德国民法典的重要创立者之一。

马克斯·普朗克出生于1858年4月23日的基尔,是父亲的第二任妻子母亲埃玛·帕齐希(Emma Patzig,1821年—1914年)所生的,他受洗及赐名于卡尔马克思普朗克路德维希,其赐名的名称为马克思,而马克斯也沿用此名直到他过世。而普朗克他还有另外六个兄弟姐妹,其中4个孩子【赫尔曼(Hermann)、希尔德加德(Hildegard)、阿达尔贝特(Adalbert)和奥托(Otto)】是父亲的第二任妻子所生的,而父亲的第一任妻子留下了2个孩子胡戈(Hugo)和埃玛(Emma)。普朗克在基尔度过了他童年最初的几年时光,直到1867年全家搬去了慕尼黑,普朗克在慕尼黑的马克西米利安文理中学(Maximiliansgymnasium)读书,并在那里他受到─数学家奥斯卡•冯•米勒(Oskar von Miller)(后来成为了德意志博物馆的创始人)的启发,引起青年时期的马克斯发现自己对数理方面有兴趣。米勒也教他天文学和力学和数学,从米勒那普朗克也学到了生平第一个原则─节约能源。之后普朗克在17岁时就完成了中学的学业,在这个学校学习的这段期间内,也是普朗克第一次接触物理学这个领域。

普朗克

 

大学时期

 

1878年学生时代的普朗克。

普朗克十分具有音乐天赋,他会钢琴、管风琴和大提琴,还上过演唱课,曾在慕尼黑学生学者歌唱协会(Akademischer Gesangverein Munchen)为多首歌曲和一部轻歌剧(1876年)作曲。但是普朗克并没有选择音乐作为他的大学专业,而是决定学习物理。

慕尼黑的物理学教授菲利普·冯·约利(Philipp von Jolly,1809年-1884年)曾劝说普朗克不要学习物理,他认为“这门科学中的一切都已经被研究了,只有一些不重要的空白需要被填补”(德语原文:In dieser Wissenschaft schon fast alles erforscht sei, und es gelte, nur noch einige unbedeutende Lucken zu schließen.),这也是当时许多物理学家所坚持的观点,但是普朗克回复道:“我并不期望发现新大陆,只希望理解已经存在的物理学基础,或许能将其加深。”(德语原文:Ich hege nicht den Wunsch, Neuland zu entdecken, sondern lediglich, die bereits bestehenden Fundamente der physikalischen Wissenschaft zu verstehen, vielleicht auch noch zu vertiefen.)普朗克在1874年在慕尼黑开始了他的物理学学业。

普朗克整个科学事业中仅有的几次实验是在约利手下完成的,研究氢气在加热后的铂中的扩散,但是普朗克很快就把研究转向了理论物理学。

1877年至1878年,普朗克转学到柏林,在著名物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹和古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫以及数学家卡尔·魏尔施特拉斯手下学习。关于亥姆霍兹,普朗克曾这样写道:“他上课前从来不好好准备,讲课时断时续,经常出现计算错误,让学生觉得上课很无聊。”(德语原文:nie richtig vorbereitet, spricht stockend, verrechnet sich ständig, langweilt seine Hörer.)而关于基尔霍夫,普朗克写道:“他讲课仔细,但是单调乏味。”(德语原文:sorgfältig ausgearbeitete Vorlesung, jedoch trocken und eintönig.)即便如此,普朗克还是很快与亥姆霍兹建立了真挚的友谊。普朗克主要从鲁道夫·克劳修斯的讲义中自学,并受到这位热力学奠基人的重要影响,热学理论成为了普朗克的工作领域。

1878年10月,普朗克在慕尼黑完成了教师资格考试,1879年2月递交了他的博士论文《关于热力学第二定律》(Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie),1880年6月以论文《各向同性物质在不同温度下的平衡态》(Gleichgewichtszustände isotroper Körper in verschiedenen Temperaturen)获得大学任教资格。

2马克硬币上的普朗克.

 

学术事业

 

获得大学任教资格后,普朗克在慕尼黑并没有得到专业界的重视,但他继续他在热理论领域的工作,提出了热动力学公式,却没有发觉这一公式在此前已由约西亚·威拉德·吉布斯提出过。鲁道夫·克劳修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中处于中心位置。

1885年4月,基尔大学聘请普朗克担任理论物理学教授,年薪约2000马克,普朗克继续他对熵及其应用的研究,主要解决物理化学方面的问题,为阿伦尼乌斯的电解质电离理论提供了热力学解释,但却是矛盾的。在基尔这段时间,普朗克已经开始了对原子假说的深入研究。

1897年,哥廷根大学哲学系授奖给普朗克的专着《能量守恒原理》(Das Prinzip der Erhaltung der Energie,1897年)。1889年4月,亥姆霍兹通知普朗克前往柏林,接手基尔霍夫的工作,1892年接手教职,年薪约6200马克。1894年,普朗克被选为普鲁士科学院(Preußische Akademie der Wissenschaften)的院士。1907年维也纳曾邀请普朗克前去接替路德维希·玻尔兹曼的教职,但他没有接受,而是留在了柏林,受到了柏林大学学生会的火炬游行队伍的感谢。普朗克于1926年10月1日退休,他的继任者是薛定谔。

 

家庭

 

1887年3月,普朗克与一个慕尼黑中学同学的妹妹玛丽·梅尔克(Marie Merck,1861年-1909年)结婚,婚后生活在基尔的Wilhelminenstraße 43,共有4个孩子卡尔(Karl,1888年-1916年)、双胞胎埃玛(Emma,1889年-1919年)和格雷特(Grete,1889年-1917年)以及埃尔温(Erwin,1893年-1945年)。

在普朗克前往柏林工作后,全家住在柏林的一栋别墅中,与不计其数的柏林大学教授们为邻,普朗克的庄园发展成为了一个社交和音乐中心,许多知名的科学家如阿尔伯特·爱因斯坦、奥托·哈恩和莉泽·迈特纳等都是普朗克家的常客,这种在家中演奏音乐的传统来自于亥姆霍兹家。

在度过了多年幸福的生活后,普朗克遇到了接踵而至的不幸,1909年10月17日普朗克的妻子因结核病去世,1911年3月普朗克与他的第二任妻子玛格丽特·冯·赫斯林(Margarethe von Hößlin,1882年-1948年)结婚,12月普朗克的第三个儿子赫尔曼(Herrmann)降生。

第一次世界大战期间,普朗克的大儿子卡尔死于凡尔登战役,二儿子埃尔温在1914年被法军俘虏,1917年女儿格雷特在产下第一个孩子时去世,她的丈夫娶了普朗克的另一个女儿埃玛,不幸的是埃玛在两年后同样死于生产。普朗克平静地经受了这些打击,格雷特和埃玛的孩子存活了下来,并且继承了她们各自母亲的名字,普朗克也为她们取名格雷特和埃玛。

1945年1月23日,普朗克的二儿子埃尔温·普朗克因参与暗杀希特勒未遂而被纳粹杀害,至此,普朗克与其第一任妻子所生的4个孩子全都去世。

Max_Planck_signature_10_years_old.

 

任教柏林洪堡大学1901年的普朗克。

 

在柏林期间,普朗克为柏林物理学会(Berliner Physikalischen Gesellschaft)做出了贡献,他写道:“当时,我其实是唯一一个理论物理学家,感觉并不轻松,我提出了我的熵理论,而这在当时并不受欢迎,因为它是一个数学的魔鬼。”(德语原文:Ich war eigentlich damals der einzige Theoretiker und hatte es daher nicht so ganz leicht, weil ich mit meiner Entropie hervorkam, und die war damals nicht sehr beliebt, weil sie ein mathematisches Gespenst war.)在普朗克的倡议下,柏林物理学会在1898年改为了德国物理学会。

普朗克在柏林洪堡大学教授理论物理学课程,整个课程长达6个学期。莉泽·迈特纳认为他讲课“冷静理智,有些一本正经”(德语原文:nuchtern, etwas unpersönlich);一位英国人James R. Partington曾表述普朗克讲课“不用讲稿,从不犯错误,从不手软,是我所听过的最好的讲师。”(英语原文:Using no notes, never making mistakes, never faltering; the best lecturer I ever heard.)听普朗克授课的人从1890年的18人增加到了1909年的143人。

普朗克仅有过约20名博士生,其中包括:马克斯·亚伯拉罕(Max Abraham,1875年-1922年)、维也纳学派创始人摩里兹·石里克、瓦尔特·迈斯纳(Walther Meißner,1882年-1974年)、马克斯·冯·劳厄(1914年诺贝尔物理学奖获得者)、弗里茨·赖歇(Fritz Reiche,1883年-1960年)、瓦尔特·朔特基(Walter Schottky,1886年-1976年)和瓦尔特·博特(1954年诺贝尔物理学奖获得者)。

The Max Planck two Deutsche Mark coin.

 

普朗克辐射定律

 

大约是在1894年,普朗克开始研究黑体辐射问题,基尔霍夫在1859年曾将这一问题描述为:黑体在热力学平衡下的电磁辐射功率与辐射频率和黑体温度的关系。帝国物理技术学院(Physikalisch-Technischer Reichsanstalt)对这个问题进行了实验研究,但是经典物理学的瑞利-金斯定律无法解释高频率下的测量结果,威廉·维恩给出了维恩位移定律,可以正确反映高频率下的结果,但却又无法符合低频率下的结果。

普朗克对这两条定律使用一种熵列式进行内插,由此发现了普朗克辐射定律,可以很好地描述测量结果,这一定律于1900年10月19日在德国物理学会上首次提出。

不久后的1900年12月14日,普朗克得出了辐射定律的理论推论,其中他使用了此前曾被他所否定的奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼的统计力学,热力学第二定律的每个纯统计学观点都让普朗克感到厌恶。普朗克于会议上提出了能量量子化的假说:

 

 

其中E是能量,ν是频率,并引入了一个重要的物理常数h--普朗克常数,能量只能以不可分的能量元素(即量子)的形式向外辐射。这样的假说调和了经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。基于这样的假设,他并给出了黑体辐射的普朗克公式,圆满地解释了实验现象。这个成就揭开旧量子论与量子力学的序幕,因此12月14日成为了量子日,以作纪念。普朗克也此获得1918年诺贝尔物理学奖。尽管在后来的时间里,普朗克一直试图将自己的理论纳入经典物理学的框架之下,但他仍被视为近代物理学的开拓者之一。

不过在当时,这一假说与玻尔兹曼的理论相比,可谓无足轻重。“一个纯公式的假说,我其实并没有为此思考很多。”(德语原文:eine rein formale Annahme, ich dachte mir eigentlich nicht viel dabei.)如今这个与经典物理学相悖的假说被作为是量子物理学诞生的标志,和普朗克最大的科学成就。但是需要提及的是,玻尔兹曼于先前的大约1877年已经将一个物理学系统的能量级可以是不连续的作为其理论研究的前提条件。

在接下来的时间里,普朗克试图找到能量子的意义,但是毫无结果,他曾写道:“我的那些试图将普朗克常数归入经典理论的尝试是徒劳的,却花费了我多年的时间和精力。”(德语原文:Meine vergeblichen Versuche, das Wirkungsquantum irgendwie der klassischen Theorie einzugliedern, erstreckten sich auf eine Reihe von Jahren und kosteten mich viel Arbeit.)其他物理学家如瑞利、James Jeans(1877年-1946年)和亨德里克·洛伦兹在几年后仍将普朗克常数设为零,以便其不与经典物理学相悖,但是普朗克十分清楚,普朗克常数是一个不等于零的确切的数值。“Jeans的固执另外很费解,他就像是理论学界里的黑格尔,他本不该是这样的,观点与事实不相符时却越是要坚持。”(德语原文:Jeans' Hartnäckigkeit ist mir unverständlich – er ist das Beispiel eines Theoretikers, wie er nicht sein soll, dasselbe, was Hegel in der Philosophie war. Um so schlimmer fur die Tatsachen, wenn sie nicht stimmen.)

普朗克

 

相对论

 

1905年,当时尚完全不为人所知的爱因斯坦在科学杂志《Annalen der Physik》(物理学大事记)中发表了三篇开创性的论文,普朗克是少数很快发现爱因斯坦狭义相对论重要性的人之一,由于普朗克的影响力,相对论很快在德国内得到认可,普朗克自己也对狭义相对论的完成做出了重要的贡献。

除了相对论,爱因斯坦还对1887年由赫兹和威廉·哈尔瓦克斯(Wilhelm Hallwachs,1859年-1922年)发现,1902年由菲利普·莱纳德进一步研究的光电效应提出了光量子假说,但是这一假说却遭到了普朗克的反对,他并不准备放弃麦克斯韦的电动力学,“光量子理论不是后退了几十年,而是后退了几百年,那时克里斯蒂安·惠更斯提出反对牛顿业已占据优势的辐射理论。”(德语原文:Die Theorie des Lichtes wurde nicht um Jahrzehnte, sondern um Jahrhunderte zuruckgeworfen, bis in die Zeit, da Christian Huygens seinen Kampf gegen die ubermächtige Newtonsche Emissionstheorie wagte.)

1910年,爱因斯坦指出低温下比热的不正常表现,是又一个无法用经典理论解释的现象,为了对这些有悖经典理论的现象寻求合理的解释,普朗克和能斯特于1911年在布鲁塞尔组织了第一次索尔维会议,在这次会议上,爱因斯坦终于说服了普朗克。

其间,普朗克成为柏林大学的校长,他将爱因斯坦请到了柏林,并在1914年为爱因斯坦设立了一个新的教授职位,他们很快便结下了很好的友谊。

 

第一次世界大战和魏玛共和国时期

 

在第一次世界大战爆发时,普朗克也没能独善其身,但他并不支持极端的民族主义,由于他的影响,由他担任四个常任主席之一的普鲁士科学院在1915年将奖项颁给了一项意大利的研究成果,虽然在当时的战争中意大利是德国的敌人。可是普朗克在臭名昭著的“93名知识分子的宣言”(德语原文:Manifest der 93 Intellektuellen)上签下了自己的名字,这是当时战争宣传的一部分,而爱因斯坦则坚持和平主义的态度,这点使他差点入狱,所幸他的瑞士国籍使他免受了牢狱之灾。此后1915年,普朗克在与洛伦兹多次碰面后,撤回了宣言中的部分内容,并于1916年签署声明反对德国的军国主义。

在一战后的动荡时期,享有德国物理学界的最高地位的普朗克,向他的同事们发出了“坚持到底,继续工作”(德语原文:Durchhalten und weiterarbeiten)的口号。1920年10月,他和弗里茨·哈伯创建了“德国科学临时学会”(Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft),其目的是为陷入困境的科学研究提供资金支持,其中的大部分资助来自国外。同时,普朗克也在柏林的大学、普鲁士科学院、德国物理学会和威廉皇家学会(Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft,即后来的马克斯·普朗克学会)等机构担任领导职务,在这样的情况下,普朗克很难再顾及到自己的科学研究。

普朗克加入了古斯塔夫·施特雷泽曼(1926年获诺贝尔和平奖)的德国人民党,该党的国内政策自由,而对外政策则相对保守。普朗克反对普选权,并认为纳粹独裁是“人民大众法治升华”(德语原文:Emporkommen der Herrschaft der Masse)的结果。

普朗克

 

量子力学

 

普朗克拒绝接受由玻尔、维尔纳·海森堡和泡利在20世纪20年代末提出的量子力学的哥本哈根诠释,同样反对哥本哈根诠释的还有薛定谔和马克斯·冯·劳厄,爱因斯坦此时也成为了保守派。普朗克认为海森堡的矩阵力学“令人厌恶”(德语原文:abscheulich),而将薛定谔方程作为救世主。普朗克觉得波动力学将会使得他自己的量子理论很快成为多余,然而科学的真理没有顾及他的想法而继续被揭示,正像普朗克年轻时与老一辈科学家争论时所写的那样:“要接受一个新的科学真理,并不用说服它的反对者,而是等到反对者们都相继死去,新的一代从一开始便清楚地明白这一真理。”(德语原文:Eine neue wissenschaftliche Wahrheit pflegt sich nicht in der Weise durchzusetzen, dass ihre Gegner uberzeugt werden und sich als belehrt erklären, sondern dadurch, dass die Gegner allmählich aussterben und dass die heranwachsende Generation von vornherein mit der Wahrheit vertraut gemacht ist.)

1926年,普朗克成为英国皇家学会会员,同时还担任了柏林威廉皇家学会(后来这个学会用他的名字更名)的主席。

 

纳粹和第二次世界大战时期

 

1933年纳粹上台时普朗克74岁,对于在普鲁士传统下成长起来的普朗克来说,对国家的无条件忠诚是理所应当的,作为威廉皇家学会的主席,他在1933年7月14日上书内政部长威廉·弗里克(Wilhelm Frick,1877年-1946年),表示学会愿意投入到帝国的种族纯净研究中。国家权力的被滥用,使得普朗克身不由己地放弃了自己的立场,他目睹了许多犹太人朋友和同事们被驱逐出他们的工作岗位,并被羞辱,数以百计的科学家被迫离开了德国。普朗克再次尝试用“坚持到底,继续工作”的口号,请求正在考虑移民国外的科学家们不要离开德国,并成功说服了其中的部分人留在了德国。

奥托·哈恩曾问普朗克,是否可以召集一些有声望的德国教授,共同呼吁抵制对犹太人教授的不公正待遇,普朗克回答道:“如果您今天召集了30位教授,那么明天就会有另外150位来反对您,因为您这样做会让他们丢掉饭碗。”(德语原文:Wenn Sie heute 30 solcher Herren zusammenbringen, dann kommen morgen 150, die dagegen sprechen, weil sie die Stellen der anderen haben wollen.)而对于犹太人化学家弗里茨·哈伯受到了不公正待遇,普朗克则直接去找希特勒提出抗议,但是一无所获,哈伯最终于1934年死于流亡生活中,一年后普朗克以威廉皇家学会主席的身份,为哈伯举行了一次纪念活动。普朗克还竭尽全力,使得一些犹太人科学家能够在一段时间内在威廉皇家学会的研究所内继续工作。1936年,普朗克结束了威廉皇家学会主席的任期,在纳粹的威胁之下,他放弃参加连任的选举。

政治环境越来越恶劣,“德意志物理学”(Deutschen Physik)的代表人和帝国物理技术学院主席约翰尼斯·斯塔克在党卫军刊物上批评普朗克、阿诺·索末菲(1868年-1951年)和维尔纳·海森堡是“白种的犹太人”(德语原文:weiße Juden),并抨击整个理论物理学界,《Hauptamt Wissenschaft》(科学总局)调查了普朗克的出身,发现他有着十六分之一的犹太人血统,这与他们本来的期望相距甚远。

1938年,为了庆祝普朗克的八十岁生日,德国物理学会将马克斯·普朗克奖章授予了一位法国物理学家路易·德布罗意,普朗克收到了约900份贺信,他一一作了回复。

1938年底,纳粹将学会的整个社会和政治生活统一化,即将公开和私人的生活统一化,普朗克辞职以表示抗议。虽然岁数已高,普朗克还是坚持前往各地演讲,其中就包括1937年的著名演讲“宗教和自然科学”(Religion und Naturwissenschaft)。1943年,普朗克还在阿尔卑斯山上攀登了数座三千多米的高山。

二战期间,由于柏林受到空袭,普朗克离开了柏林,他于1942年写道:“我突然萌发了这样的念头,要度过危机,一直活到重新崛起的转折点那天”(德语原文:Mir ist der brennende Wunsch gewachsen, die Krise durchzustehen und so lange zu leben, bis ich den Wendepunkt, den Anfang zu einem Aufstieg werde miterleben können)。1943年底普朗克在卡塞尔演讲期间借宿亲戚家,10月22日晚亲历了一次破坏性的空袭,普朗克亲眼见到亲戚被炸身亡。1944年2月,普朗克在柏林的家也在空袭中完全损毁。

普朗克的二儿子埃尔温·普朗克(Erwin Planck)因参与1944年暗杀希特勒的7月20日密谋案,1944年7月23日被逮捕并被关入盖世太保的总部,1944年10月23日人民法院判处他死刑,1945年1月23日被杀害。

在二战的最后几周内,普朗克和他的妻子陷入了盟军在易北河的进攻前线,二战结束后普朗克被送回了哥廷根。

普朗克

 

晚年

 

二战结束后,在恩斯特·特尔朔(Ernst Telschow)的领导下,威廉皇家学会(Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft )在哥廷根得到重建,由普朗克担任其委员会主席,1946年4月1日由从英国获释回国的奥托·哈恩接替。由于英国占领当局坚持要更换学会的名称,该学会于1946年9月11日改名马克斯·普朗克学会,普朗克被任命为名誉主席。

虽然受到越来越多的健康问题的困扰,普朗克仍旧前往各地进行巡回演讲。1946年7月,普朗克作为唯一一位被邀请的德国人,参加了皇家学会纪念牛顿诞辰300周年的庆典。

1947年10月4日,普朗克因跌倒和多次中风的后遗症而去世,终年89岁。

 

荣誉

 

1915年获Pour le Merite科学和艺术勋章; 1918年获诺贝尔物理学奖; 1928年获德意志帝国雄鹰勋章(Adlerschild des Deutschen Reiches); 1929年与爱因斯坦共同获马克斯·普朗克奖章,该奖项由德国物理学会于该年创设; 获法兰克福大学、慕尼黑工业大学、罗斯托克大学、柏林工业大学、格拉茨大学、雅典大学、剑桥大学、伦敦大学和格拉斯哥大学荣誉博士学位; 1938年,第1069号小行星(1927年1月28日由德国天文学家马克斯·沃夫在海德堡发现)以普朗克的名字命名为Planckia,时年普朗克80岁; 1957年至1971年德国官方2马克硬币使用普朗克的肖像; 1983年德意志民主共和国发行一枚5马克纪念硬币,纪念普朗克诞辰125周年; 如今有很多学校和大学以普朗克的名字命名。

普朗克

 

著作

 

Max Planck: Über den zweiten Hauptsatz der Mechanischen Wärmetheorie Max Planck: Vorlesungen uber Thermodynamik.

 

论文

 

《论热力学的第二定律》1879年

《论维恩光谱方程的完善》1900年

《论正常光谱中的能量分布》1900年

《热辐射讲义》1906年

《关于正常光谱的能量分布定律的理论》1900年

普朗克

 

趣闻轶事

 

1.启蒙老师

 

朗克走上研究自然科学的道路,在很大程度上应该归功于一个名叫缪勒的中学老师。普朗克童年时期爱好音乐,又爱好文学。后来他听了缪勒讲的一个动人故事:一个建筑工匠花了很大的力气把砖搬到屋顶上,工匠做的功并没有消失,而是变成能量贮存下来了;一旦砖块因为风化松动掉下来,砸在别人头上或者东西上面,能量又会被释放出来,……这个能量守恒定律的故事给普朗克留下了终生难忘的印象,不但使他的爱好转向自然科学,而且成为他以后研究工作的基础之一。

 

2.普朗克行星

 

普朗克进入科学殿堂以后,无论遇到什么困难,都没有动摇过他献身于科学的决心。他的家庭相继发生过许多不幸:1909年妻子去世,1916年儿子在第一次世界大战中战死,1917年和1919年两个女儿先后都死于难产,1944年长子被希特勒处死。但是普朗克总是用奋发忘我的工作抑制自己的感情和悲痛,为科学做出了一个又一个重要的贡献。

他一生发表了215篇研究论文和7部著作,其中包括《物理学中的哲学》一书。

在普朗克诞辰80周年的庆祝会上,人们“赠给”他一个小行星,并命名为“普朗克行星”。1946年他虽然体弱,但却非常高兴地出席了皇家学会的纪念牛顿的集会。

 

3. 墓碑号刻着他的名和h的值

 

普朗克为人谦虚,作风严谨。在1918年4月德国物理学会庆贺他60寿辰的纪念会上,普朗克致答词说:“试想有一位矿工,他竭尽全力地进行贵重矿石的勘探,有一次他找到了天然金矿脉,而且在进一步研究中发现它是无价之宝,比先前可能设想的还要贵重无数倍。假如不是他自己碰上这个宝藏,那么无疑地,他的同事也会很快地、幸运地碰上它的。”这当然是普朗克的谦虚。洛仑兹在评论普朗克关于能量子这个大胆假设的时候所说的话,才道出了问题的本质。他说:“我们一定不要忘记,这样灵感观念的好运气,只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到。”

战火余烬未灭,他却接到了敌对国家的盛情邀请;战争毁灭了他的家庭和心血,但80岁的老人并没有被摧毁

1946年,英国皇家学会在伦敦举行因战争推迟了3年的“牛顿诞生300周年”纪念会。在来宾登记簿上,记下了这么一位特殊的人物:

普朗克其实来自刚刚战败的德国。当时,人们还远没从德军的第二次世界大战的炮火和血泊中恢复过来,他们对惨无人道的德国法西斯心有余悸,任何人都不想和这个曾经给世界带来深重灾难的国家发生关系。但作为德国科学发言人的普朗克,却偏偏在此时受到了曾经饱受德军战火之苦的英国人的盛情邀请,这是为什么呢?其原因不仅在于他的伟大科学成就,而且也在于他本人伟大的人格。在战时,他对希特勒政府采取的不合作态度,他本人在战时的悲惨遭遇,以及他身处逆境却顽强直面人生的勇气,使人们对这位已经88岁的老人充满了崇敬。

普朗克经历了两次世界大战。在战争中,他失去了两个儿子和两个女儿,而他的家、他收藏一生的书籍和记载着他一生奋斗足迹的手稿和日记,都在1944年盟军轰炸柏林时化为灰烬。这样的打击是任何一个铁血汉子都难以承受的,但这位垂暮老人却勇敢地承受住了这一切,这是怎样的一种毅力啊!

那么,是什么使他拥有这么坚强的意志呢?是信仰。是他对宗教的信仰,更是他对科学真理的信仰。

他一生信奉上帝,但科学和大自然是他心中的另一个上帝

普朗克对宗教的信仰有极深的家庭渊源,他的祖父和曾祖父都是哥廷根大学的神学教授;父亲虽然一改家风,成了基尔大学和慕尼黑大学的法学教授,但也笃信宗教;母亲也出生于一个牧师家庭。弥漫在家庭中的浓郁宗教气氛,使上帝早早地就在普朗克的心中扎了根。小学时他是一个忠实的路德教信徒,中学时经常因为宗教和行为举止等方面获奖,长大后也从未怀疑过有条理的宗教的价值。从1920年开始,一直到1947年去世,他都是绿森林教区的长老。

但相对于他对宗教的信仰来说,他更信奉的是科学,是大自然。1937年5月,普朗克在波罗的海沿岸各省作题为《宗教与科学》的演讲结束时,曾提出了一个响亮的口号:“向上帝走去!”这句口号的含义可以用爱丁顿的一句话来解释:“现代物理学绝不是使我们远离上帝,而是必然地使我们更接近上帝。”普朗克一生对科学真理的追求就是一个“向上帝走去”的过程,也就是说,普朗克心目中至高无上的上帝其实就是物质世界,就是大自然,就是科学真理。

普朗克一生酷爱散步和登山运动,其实就是他对大自然这个万物之主的一种顶礼膜拜,他84岁那年还曾登上一座3000米高的山峰。他信守他的导师赫姆霍茨的一句名言:“散步是自然科学家的神圣天职。”而他在科学上作出的贡献则是他献给上帝的最好的祭品。

他只能隔着窗上的冰花看邻居孩子的玩耍,这却成为他走上物理学之路的第一步

笼罩在普朗克家庭上空的沉重肃穆的宗教气氛,带给普朗克童年的是一种被压抑了的快乐。他不能像许多小孩那样放肆地玩耍淘气,但他可以从书本、从音乐、从散步、从思考等活动中得到快乐。正是在思考中,他迈出了走向物理学的第一步。

在他7岁那年的一天,正在看书的小普朗克突然听到窗户外有小孩的叫声和笑声。他跑到窗前打开窗户一看,原来有几个小孩在打雪仗。看到小朋友们那无拘无束的高兴劲儿,普朗克心里别提有多羡慕了。他关上窗户跑到父亲房中,但看到父亲那一脸的严肃,到了嘴边的话又只好咽回去了。但重新坐下来看书的普朗克却怎么也看不进去了,他情不自禁地又来到窗前,但玻璃都被什么东西挡住了,外面的景物什么也看不到。,他只得把视线收回来,落在眼前的窗户上。这时,他发现了一幅美丽的景象:窗玻璃上结满了冰花。它们有的像小草、有的像小树、有的像小狗……哇!真是漂亮极了。可是它们是谁画的呢?小普朗克陷入了沉思。这个问题有点超出他的想象,他想了老半天,还是没有想明白。

晚饭时,父亲发现小普朗克一直没有专心吃饭,就问他怎么回事。小普朗克鼓起勇气说了自己的疑问,一向严肃的父亲听完了儿子的问题之后,脸上露出了少有的笑容。他耐心地给儿子解释冰花是一种常见的物理现象,饭后还给儿子找了一本物理学的入门书,并且告诉儿子:有不懂的地方可以随时问他。父亲的开恩使普朗克受宠若惊,他把这种恩宠化作了学习的动力。从此,他开始对物理学发生兴趣。

对他来说,做一个科学家,比做一个艺术家更有价值

普朗克对物理学的兴趣在上了中学以后有了新的发展。他的老师缪勒在讲到能量守恒原理的时候给他们讲述了一个辛辛苦苦把一块沉重的砖头扛上屋顶去的泥瓦匠的故事。缪勒说:泥瓦匠在他扛砖的时候所做的功并没有消失,而是原封不动地被储存起来,也许能储存很多年,直到也许有那么一天,这块砖头松动了,以致于落在下面某一个人的头上。缪勒讲得很生动,这使能量守恒原理"宛如一个救世福音"响彻了普朗克的心田。从此,这一原理深深扎根在普朗克的脑中,它成了普朗克日后进行科学研究的基础。

1874年,普朗克中学毕业了。但在选择今后的努力方向时却陷入了踌躇,因为除物理学之外,他还对音乐有着非同一般的兴趣。他在音乐方面的才能甚至比他对物理学的兴趣来得更早,他很小的时候就已经具有专业音乐家的钢琴和管风琴演奏水准了。他喜欢舒伯特的《摇篮曲》、《美丽的磨坊女郎》,勃拉姆斯的小提琴协奏曲,还有巴赫的《马太受难曲》等等。对于家教甚严、办事循规蹈矩、一丝不苟的普朗克来说,音乐是他唯一能放纵自己的感情,使自己的思想不受任何约束的领地。德意志民族是一个外表严谨但追求内心自由和思想解放的民族,普朗克是一个典型的德国人,他渴望在音乐的殿堂里纵横驰骋。但经过激烈的思想斗争,他还是选择了物理学。至于音乐,可以作为业余爱好。因为他认为做一个科学家应该比做一个艺术家更有价值。

上大学以后,普朗克渐渐将他在物理学上的兴趣锁定在纯理论的领域,也就是理论物理学。他的物理学老师约里对此十分不解,因为他认为物理学已经是一门高度发展的、几乎尽善尽美的科学,也许,在某个角落还有一粒尘屑或一个小气泡,对它们可以去进行研究和分类。但是,作为一个完整的体系,已经建立得足够牢固的了,经典理论物理学也已接近于十分完善的程度。约里的观点代表了当时科学界对物理学普遍的错误看法,但普朗克却不是那种轻易改变主意的人,走物理学乃至走理论物理学的道路是他认真考虑的结果,他不会让任何东西阻挡他前进的脚步。

如果你相信你能承担对之所负的责任的话,就不让任何东西阻挡你前进。

因仰慕赫姆霍茨和基尔霍夫这两位物理学家的大名,普朗克在大学最后一年转到柏林大学学习。但两位老师蹩脚的讲课却使普朗克大失所望,不过他没有泄气,而是靠自学来满足自己的求知欲望。他不但自习两位老师的课程,也自修了克劳修斯的《热力学》,正是从克劳修斯的热力学理论出发,他开始了热辐射问题的研究。

在研究中,柏林大学维恩教授1894年提出的“维恩公式”和英国物理学家瑞利1900年提出的“瑞利公式”这两个完全相反的公式引起了他的注意,他尝试了经典物理学的所有理论和方法,试图提出一个新的公式来代替这两个互相矛盾的公式,但没有成功。为了寻求科学真理,他决定采取孤注一掷的行动--跳出经典物理学,从新的角度来考虑这个问题。1900年10月19日,普朗克在德国物理学会的一次会议上提出了他的新公式,这就是后来著名的“普朗克公式”。12月14日,他在物理学会的另一次会议上提出了这个公式的理论基础,即著名的“能量子假说”。在这个假说中,普朗克放弃了传统的物质运动绝对连续的观念,提出辐射过程不是连续的,而是以最小份量一小“包”一小“包”地放射或吸收,这一小包不能再分成更小的包,就象卖水果糖,最少只能一块一块地卖,而不能半块半块或分成更小的块卖,这个最小的能量单位就叫“能量子”。这一天,后来被人们认为是量子论的“生日”。由于量子概念随后成了理解原子壳层和原子核一切性能的关键,这一天也被看作原子物理学的生日和自然科学新纪元的开端。当然,提出能量子假说的普朗克也被人们尊称为“量子论的奠基人”。

成名之后的普朗克在谈到自己是如何成为一个科学家的时候,曾说了这么一句话:"你必须要有信仰。"普朗克所说的信仰实际上就是对科学、对研究事业的执着的爱和对寻求科学真理的坚定不移的精神。

值得一提的是,信仰使人成功,但信仰一旦变成固执的行动的话也会妨碍一个人前进的脚步。普朗克本质上根深蒂固的保守意识曾使他在提出石破天惊的理论并得到了其他人的发展以后,却固执地要将跳出经典物理学旧框框提出的新理论重新纳回经典物理学的旧框框中去。

普朗克的墓在哥庭根市公墓内,其标志是一块简单的矩形石碑,上面只刻着他的名字,下角写着:尔格·秒。

他的墓志铭就是一行字:h=6.63×10^-34J·S,这也是对他毕生最大贡献:提出光量子假说的肯定。

 

光量子假说

 

普朗克最大贡献是在1900年提出了光量子假说。

光量子假说的主要内容:1900年,德国物理学家普朗克在研究物体热辐射的规律时发现,只有认为电磁波的吸收和发射不是连续的,而是一份一份地进行的,理论计算结果才能跟实验事实相符,这样的一份能量叫做能量子,普朗克还认为每一份能量等于HV,其中V是辐射电磁波的频率,H是一个普朗克常量=6.63*10的-34次方焦秒,受他的启发,爱因斯坦于1905年提出,在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量子,简称光子,光子的能量E跟跟光的频率V成正比,即E=HV。这个学说以后就叫光量子假说。

光子说还认为每一个光子的能量只决定于光子的频率,例如蓝光的频率比红光高,所以蓝光的光子的能量比红光子的能量大,同样颜色的光,强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少。

 

普朗克常数

 

普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律,即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克对于这一问题的研究已有6个年头了,今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律,这一定律与最新的实验结果精确符合(后来人们称此定律为普朗克定律)。然后,普朗克指出,为了推导出这一定律,必须假设在光波的发射和吸收过程中,物体的能量变化是不连续的,或者说,物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此,普朗克还引入了一个新的自然常数 h = 6.626196×10^-34J·s。这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数h被称为普朗克常数。

于是,在一次普通的物理学会议上,在与会者们的不经意间,普朗克首次指出了热辐射过程中能量变化的非连续性。今天我们知道,普朗克所提出的能量量子化假设是一个划时代的发现,能量子的存在打破了一切自然过程都是连续的经典定论,第一次向人们揭示了自然的非连续本性。普朗克的发现使神秘的量子从此出现在人们的面前,它让物理学家们即兴奋,又烦恼,直到今天。

物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量呢,但是,怎么会这样呢?物体能量的变化怎么会是非连续的呢?根据我们熟悉的经典理论,任何过程的能量变化都是连续的,而且光从光源中也是连续地、不间断地发射出来的。

没有人愿意接受一个解释不通的假设,尤其是严肃的科学家。因此,即使普朗克为了说明物体热辐射的规律被迫假设能量量子的存在,但他内心却无法容忍这样一个近乎荒谬的假设。他需要理解它!就象人们理解牛顿力学那样。于是,在能量量子化假设提出之后的十余年里,普朗克本人一直试图利用经典的连续概念来解释辐射能量的不连续性,但最终归于失败。1931年,普朗克在给好友伍德(Willias Wood)的信中真实地回顾了他发现量子的不情愿历程,他写道,“简单地说,我可以把这整个的步骤描述成一种孤注一掷的行动,因为我在天性上是平和的、反对可疑的冒险的,然而我已经和辐射与物质之间的平衡问题斗争了六年(从 1894年开始)而没有得到任何成功的结果。我明白,这个问题在物理学中是有根本重要性的,而且我也知道了描述正常谱(即黑体辐射谱)中的能量分布的公式,因此就必须不惜任何代价来找出它的一种理论诠释,不管那代价有多高。”

1919年,索末菲在他的《原子构造和光谱线》一书中最早将1900年12月14日称为"量子理论的诞辰",后来的科学史家们将这一天定为了量子的诞生日。

 

普朗克科学定律

 

普朗克曾经说过一句关于科学真理的真理,它可以叙述为“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律,并广为流传。

普朗克

 

宇宙辐射探测器:普朗克

 

2009年5月14日,在法属圭亚那库鲁航天中心,欧洲阿丽亚娜5-ECA型火箭发射升空。格林尼治时间14日13时12分(北京时间14日21时12分),欧洲阿丽亚娜5-ECA型火箭携带欧洲航天局两颗科学探测卫星“赫歇尔”和“普朗克”,从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。

“普朗克”科学探测卫星是以德国物理学家马克斯·普朗克的名字命名的,它携带了一系列敏锐度极高的仪器,能够对宇宙微波背景辐射进行深入探测。“普朗克”探测器主要用于对宇宙辐射进行观测。“普朗克”的个头比“赫歇尔”小了许多,高度只有1.5米。

目前科学界普遍认为,宇宙诞生于距今137亿年前的一次大爆炸,作为大爆炸的“余烬”,微波背景辐射均匀地分布在整个宇宙空间。因此,“普朗克”的探测结果将有助于科学家研究早期宇宙的形成和物质起源的奥秘。

 

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