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8、物理學量子論的創立者
普朗克
（1858～1947）
[傳略]麥克斯・普朗克，德國物理學家，量子論的創立者，1918年度諾貝爾物理學獎獲得者。
普朗克於1858年4月18日出生於普魯士（當時德國尚未統一）的基爾。他的父親是一名傑出的法學教授。1867年，全家遷居到巴伐利亞的慕尼黑，在那裏，普朗克上了大學預科班，受業於一位高明的物理學教授H。繆勒。1877年，他轉入柏林大學，得到學界名流基爾霍夫和赫爾姆霍茨的指點。獲得哲學博士學位後，他先後在慕尼黑大學、基爾大學、柏林大學任教。普朗克一生發表了215篇論文和7部著作，其中包括他去世後1959年出版的《物理學中的哲學》。在研究出量子論這樣令人難以置信的成果後，普朗克聲譽日隆。他榮任普魯士科學院的秘書，是德國科學界最有影響的代表人物之一。盡管愛因斯坦對這個科學院不屑一顧，但對普朗克這位同道卻相當敬重。他們雖然在政治上和學術上的見解不盡相同，但兩位科學巨匠之間的友誼卻始終存在，由於對音樂的共同愛好，他們經常在一起合奏。在普朗克誕辰80周年的慶祝會上，人們“贈給”他一個小行星，並命名為“普朗克行星”。德高望重的普朗克在晚年時出任德皇威廉學會（現已改名為普朗克協會）的主席，但因不願盲從希特勒的法西斯主張，工作相當不愉快。第二次世界大戰中，在盟軍的轟炸中他幾乎喪生。1947年10月4日，一代物理學大師溘然長逝。
[影響]作為一位才華橫溢的學者，普朗克的研究領域相當廣泛。他早期從事熱力學的研究，完成於1879年的博士論文就是有關熱力學的第二定律，對克勞修斯的不可逆性定義提出了某些批評。這篇論文在當時並沒有引起多少關注，但其中最為精彩的一段論述後來被他收入自己撰寫的一本極負盛名的熱力學專著，這本專著成了好幾代德國物理學家的標準教材。其後，他又相繼研究了力學、光學和電學方麵的問題，以及導致了量子理論產生的熱輻射問題。
作為一個喜歡和既帶有基本性質而又並不特殊的問題打交道的物理學家，普朗克對長期以來懸而未絕的黑體問題深切關注。
所謂黑體，是指一種能夠把外來電磁輻射全部吸收的物體。20世紀開始前後，傑出的實驗物理學家如德國柏林國家標準計量局的H。魯本斯、E。普林斯海姆、O。魯默以及別處的理論物理學家如W。維恩、瑞利勳爵和J。H。金斯等都在研究這個課題，但在對黑體發射規律這個關鍵問題上遲遲沒有進展，以致黑體研究始終難以取得質的突破。1897年，普朗克著手研究這一課題。他把電動力學和熱力學縝密地結合起來，孜孜不倦地研究了好幾年，一心想推導出一個公式。因為沒有做出平衡條件計算時所必需的正確統計分析，他在推理上犯了錯誤。在接下來的歲月裏，普朗克雖然屢遭挫折，但毫不氣餒。他從熱力學方麵觀察到，黑體的輻射並不取決於體壁的性質，而隻取決於體壁的溫度，於是就想到對某種黑體作進一步的分析。這種黑體的體壁是用許多赫茲振蕩器組成的，當然，振蕩器的變化可根據計算求得。這樣，普朗克就避免了和真正的分子的詳細構造打交道，因為這點當時還沒有人能知道。在做出這樣重要的簡化步驟之後，他的研究步伐明顯加快了。為了克服經典物理學對黑體輻射現象解釋上的困難，普朗克創立了物質輻射（或吸收）的能量隻能是某一最小能量單位（能量量子）的整數倍的假說，即量子假說。
1900年10月19日，他在柏林大學物理學研究班的討論會上宣布了用於計算發射率的新公式。當天晚上傳來的實驗數據表明，這個公式是正確的。
普朗克對這一問題的研究並沒有因此停頓下來。盡管這個公式是正確的，但它也許隻是輾轉推導後碰巧得到的一個插值公式，需要從理論上找到根據。對此，普朗克在20年後領取諾貝爾獎金時說“但是，即使這項輻射公式被證明是正確的，它仍可能隻是靠猜測碰中的插值公式，無法令人滿意。於是我從發現它的那一天起就努力去探索真正的物理學解釋。我應用了波爾茨曼的一些想法來考慮熵和概率之間的關係。在生平少有的幾星期緊張研究工作之後，我終於窺見了一線光明，在燈火闌珊處發現了意想不到的境界。”在這個“意想不到的境界”中熠熠發亮的便是黑體輻射的能量按波長（或頻率）分布的公式，人們稱之為“普朗克公式”，這個公式中引進了一個物理普適係數，即普朗克常數，用符號h表示，是微觀現象量子特性的表征。
普朗克的學說對量子論的發展起了具有決定意義的作用。它也第一次把差別如此之大的物理學諸領域連接了起來。對於這樣一個幾乎是翻天覆地的大變革，一向直言不諱的愛因斯坦評價道：“我想使物理學的理論基礎適應這種新觀念，結果卻完全失敗，使人覺得好像腳底下的大地一下子被撤走了，再也看不到任何可以添磚加瓦的堅實基礎。”愛因斯坦並非言過其實。量子假說的根本意義之大，是在其後的物理學發展中逐步體現出來的。一向謙虛的普朗克心中有著按捺不住的驚喜。據他的兒子歐文回憶，1900年的某一天，他和父親在林中散步，父親告訴他：“今天，我完成了一項發現，其重要性可與牛頓的發現相媲美。”這說明，普朗克對自己這項發現的巨大涵義已意識到了。1918年，他因為這項卓越的科研成就獲得了諾貝爾物理學獎。
物理學好像總是沿著命中注定的道路前進，偉大的科學家看來隻是起了加速作用而已。如果一位科學家不出世，不久就會有另一位科學家替代他去發現同樣的事物。不過作用量子的發現卻是重要的例外，普朗克的功績無人能夠替代。
[餘論]作為一個德國人，普朗克有著誠實、忠於職守、甚至固執的性格特征。正是這種性格特征，賦予他以百折不撓、不輕言放棄的精神，也注定了他在自己所從事的事業上的成功。1931年，美國物理學家R。W。伍德問起普朗克當年怎麽能研究出像量子論這樣偉大的發明，普朗克回答說：“那是走投無路被逼出來的。我跟黑體理論連續搏鬥了6年。我知道那是一個帶根本性質的問題，而且也知道答案是什麽。我不能不找到理論上的根據，除了那兩條不容觸犯的熱力學定律之外，我不惜犧牲一切。”性格即命運，這是對普朗克光輝研究成就的心理詮釋。然而在感情世界裏，這位科學巨匠所遭遇的卻是一連串的人生悲劇。普朗克中年喪妻，不得不續弦。前妻留下4個子女，長子在第一次世界大戰中戰死沙場，兩個女兒又接連死於難產。他鍾愛的次子歐文頗有天賦，在政府部門擔任秘書，由於被指控參與推翻納粹統治的計劃，於1945年被處決。晚年，他本應坐享成就，頤養天年，但無情的戰火毀掉了他的住宅，被他視若生命的大量藏書也化為灰燼。為了躲避轟炸，這位年事已高的科學家不得不在防空洞之間奔跑。普朗克用自己的努力改變了物理學的進程，但在多舛命運麵前卻束手無策。他的事業成就令後人高山仰止，他的感情曆程也令人唏噓不已。
（趙凱）
（1858～1947）
[傳略]麥克斯・普朗克，德國物理學家，量子論的創立者，1918年度諾貝爾物理學獎獲得者。
普朗克於1858年4月18日出生於普魯士（當時德國尚未統一）的基爾。他的父親是一名傑出的法學教授。1867年，全家遷居到巴伐利亞的慕尼黑，在那裏，普朗克上了大學預科班，受業於一位高明的物理學教授H。繆勒。1877年，他轉入柏林大學，得到學界名流基爾霍夫和赫爾姆霍茨的指點。獲得哲學博士學位後，他先後在慕尼黑大學、基爾大學、柏林大學任教。普朗克一生發表了215篇論文和7部著作，其中包括他去世後1959年出版的《物理學中的哲學》。在研究出量子論這樣令人難以置信的成果後，普朗克聲譽日隆。他榮任普魯士科學院的秘書，是德國科學界最有影響的代表人物之一。盡管愛因斯坦對這個科學院不屑一顧，但對普朗克這位同道卻相當敬重。他們雖然在政治上和學術上的見解不盡相同，但兩位科學巨匠之間的友誼卻始終存在，由於對音樂的共同愛好，他們經常在一起合奏。在普朗克誕辰80周年的慶祝會上，人們“贈給”他一個小行星，並命名為“普朗克行星”。德高望重的普朗克在晚年時出任德皇威廉學會（現已改名為普朗克協會）的主席，但因不願盲從希特勒的法西斯主張，工作相當不愉快。第二次世界大戰中，在盟軍的轟炸中他幾乎喪生。1947年10月4日，一代物理學大師溘然長逝。
[影響]作為一位才華橫溢的學者，普朗克的研究領域相當廣泛。他早期從事熱力學的研究，完成於1879年的博士論文就是有關熱力學的第二定律，對克勞修斯的不可逆性定義提出了某些批評。這篇論文在當時並沒有引起多少關注，但其中最為精彩的一段論述後來被他收入自己撰寫的一本極負盛名的熱力學專著，這本專著成了好幾代德國物理學家的標準教材。其後，他又相繼研究了力學、光學和電學方麵的問題，以及導致了量子理論產生的熱輻射問題。
作為一個喜歡和既帶有基本性質而又並不特殊的問題打交道的物理學家，普朗克對長期以來懸而未絕的黑體問題深切關注。
所謂黑體，是指一種能夠把外來電磁輻射全部吸收的物體。20世紀開始前後，傑出的實驗物理學家如德國柏林國家標準計量局的H。魯本斯、E。普林斯海姆、O。魯默以及別處的理論物理學家如W。維恩、瑞利勳爵和J。H。金斯等都在研究這個課題，但在對黑體發射規律這個關鍵問題上遲遲沒有進展，以致黑體研究始終難以取得質的突破。1897年，普朗克著手研究這一課題。他把電動力學和熱力學縝密地結合起來，孜孜不倦地研究了好幾年，一心想推導出一個公式。因為沒有做出平衡條件計算時所必需的正確統計分析，他在推理上犯了錯誤。在接下來的歲月裏，普朗克雖然屢遭挫折，但毫不氣餒。他從熱力學方麵觀察到，黑體的輻射並不取決於體壁的性質，而隻取決於體壁的溫度，於是就想到對某種黑體作進一步的分析。這種黑體的體壁是用許多赫茲振蕩器組成的，當然，振蕩器的變化可根據計算求得。這樣，普朗克就避免了和真正的分子的詳細構造打交道，因為這點當時還沒有人能知道。在做出這樣重要的簡化步驟之後，他的研究步伐明顯加快了。為了克服經典物理學對黑體輻射現象解釋上的困難，普朗克創立了物質輻射（或吸收）的能量隻能是某一最小能量單位（能量量子）的整數倍的假說，即量子假說。
1900年10月19日，他在柏林大學物理學研究班的討論會上宣布了用於計算發射率的新公式。當天晚上傳來的實驗數據表明，這個公式是正確的。
普朗克對這一問題的研究並沒有因此停頓下來。盡管這個公式是正確的，但它也許隻是輾轉推導後碰巧得到的一個插值公式，需要從理論上找到根據。對此，普朗克在20年後領取諾貝爾獎金時說“但是，即使這項輻射公式被證明是正確的，它仍可能隻是靠猜測碰中的插值公式，無法令人滿意。於是我從發現它的那一天起就努力去探索真正的物理學解釋。我應用了波爾茨曼的一些想法來考慮熵和概率之間的關係。在生平少有的幾星期緊張研究工作之後，我終於窺見了一線光明，在燈火闌珊處發現了意想不到的境界。”在這個“意想不到的境界”中熠熠發亮的便是黑體輻射的能量按波長（或頻率）分布的公式，人們稱之為“普朗克公式”，這個公式中引進了一個物理普適係數，即普朗克常數，用符號h表示，是微觀現象量子特性的表征。
普朗克的學說對量子論的發展起了具有決定意義的作用。它也第一次把差別如此之大的物理學諸領域連接了起來。對於這樣一個幾乎是翻天覆地的大變革，一向直言不諱的愛因斯坦評價道：“我想使物理學的理論基礎適應這種新觀念，結果卻完全失敗，使人覺得好像腳底下的大地一下子被撤走了，再也看不到任何可以添磚加瓦的堅實基礎。”愛因斯坦並非言過其實。量子假說的根本意義之大，是在其後的物理學發展中逐步體現出來的。一向謙虛的普朗克心中有著按捺不住的驚喜。據他的兒子歐文回憶，1900年的某一天，他和父親在林中散步，父親告訴他：“今天，我完成了一項發現，其重要性可與牛頓的發現相媲美。”這說明，普朗克對自己這項發現的巨大涵義已意識到了。1918年，他因為這項卓越的科研成就獲得了諾貝爾物理學獎。
物理學好像總是沿著命中注定的道路前進，偉大的科學家看來隻是起了加速作用而已。如果一位科學家不出世，不久就會有另一位科學家替代他去發現同樣的事物。不過作用量子的發現卻是重要的例外，普朗克的功績無人能夠替代。
[餘論]作為一個德國人，普朗克有著誠實、忠於職守、甚至固執的性格特征。正是這種性格特征，賦予他以百折不撓、不輕言放棄的精神，也注定了他在自己所從事的事業上的成功。1931年，美國物理學家R。W。伍德問起普朗克當年怎麽能研究出像量子論這樣偉大的發明，普朗克回答說：“那是走投無路被逼出來的。我跟黑體理論連續搏鬥了6年。我知道那是一個帶根本性質的問題，而且也知道答案是什麽。我不能不找到理論上的根據，除了那兩條不容觸犯的熱力學定律之外，我不惜犧牲一切。”性格即命運，這是對普朗克光輝研究成就的心理詮釋。然而在感情世界裏，這位科學巨匠所遭遇的卻是一連串的人生悲劇。普朗克中年喪妻，不得不續弦。前妻留下4個子女，長子在第一次世界大戰中戰死沙場，兩個女兒又接連死於難產。他鍾愛的次子歐文頗有天賦，在政府部門擔任秘書，由於被指控參與推翻納粹統治的計劃，於1945年被處決。晚年，他本應坐享成就，頤養天年，但無情的戰火毀掉了他的住宅，被他視若生命的大量藏書也化為灰燼。為了躲避轟炸，這位年事已高的科學家不得不在防空洞之間奔跑。普朗克用自己的努力改變了物理學的進程，但在多舛命運麵前卻束手無策。他的事業成就令後人高山仰止，他的感情曆程也令人唏噓不已。
（趙凱）
