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8、物理学量子论的创立者
普朗克
（1858～1947）
[传略]麦克斯・普朗克，德国物理学家，量子论的创立者，1918年度诺贝尔物理学奖获得者。
普朗克于1858年4月18日出生于普鲁士（当时德国尚未统一）的基尔。他的父亲是一名杰出的法学教授。1867年，全家迁居到巴伐利亚的慕尼黑，在那里，普朗克上了大学预科班，受业于一位高明的物理学教授H。缪勒。1877年，他转入柏林大学，得到学界名流基尔霍夫和赫尔姆霍茨的指点。获得哲学博士学位后，他先后在慕尼黑大学、基尔大学、柏林大学任教。普朗克一生发表了215篇论文和7部著作，其中包括他去世后1959年出版的《物理学中的哲学》。在研究出量子论这样令人难以置信的成果后，普朗克声誉日隆。他荣任普鲁士科学院的秘书，是德国科学界最有影响的代表人物之一。尽管爱因斯坦对这个科学院不屑一顾，但对普朗克这位同道却相当敬重。他们虽然在政治上和学术上的见解不尽相同，但两位科学巨匠之间的友谊却始终存在，由于对音乐的共同爱好，他们经常在一起合奏。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”。德高望重的普朗克在晚年时出任德皇威廉学会（现已改名为普朗克协会）的主席，但因不愿盲从希特勒的法西斯主张，工作相当不愉快。第二次世界大战中，在盟军的轰炸中他几乎丧生。1947年10月4日，一代物理学大师溘然长逝。
[影响]作为一位才华横溢的学者，普朗克的研究领域相当广泛。他早期从事热力学的研究，完成于1879年的博士论文就是有关热力学的第二定律，对克劳修斯的不可逆性定义提出了某些批评。这篇论文在当时并没有引起多少关注，但其中最为精彩的一段论述后来被他收入自己撰写的一本极负盛名的热力学专著，这本专著成了好几代德国物理学家的标准教材。其后，他又相继研究了力学、光学和电学方面的问题，以及导致了量子理论产生的热辐射问题。
作为一个喜欢和既带有基本性质而又并不特殊的问题打交道的物理学家，普朗克对长期以来悬而未绝的黑体问题深切关注。
所谓黑体，是指一种能够把外来电磁辐射全部吸收的物体。20世纪开始前后，杰出的实验物理学家如德国柏林国家标准计量局的H。鲁本斯、E。普林斯海姆、O。鲁默以及别处的理论物理学家如W。维恩、瑞利勋爵和J。H。金斯等都在研究这个课题，但在对黑体发射规律这个关键问题上迟迟没有进展，以致黑体研究始终难以取得质的突破。1897年，普朗克着手研究这一课题。他把电动力学和热力学缜密地结合起来，孜孜不倦地研究了好几年，一心想推导出一个公式。因为没有做出平衡条件计算时所必需的正确统计分析，他在推理上犯了错误。在接下来的岁月里，普朗克虽然屡遭挫折，但毫不气馁。他从热力学方面观察到，黑体的辐射并不取决于体壁的性质，而只取决于体壁的温度，于是就想到对某种黑体作进一步的分析。这种黑体的体壁是用许多赫兹振荡器组成的，当然，振荡器的变化可根据计算求得。这样，普朗克就避免了和真正的分子的详细构造打交道，因为这点当时还没有人能知道。在做出这样重要的简化步骤之后，他的研究步伐明显加快了。为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，普朗克创立了物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即量子假说。
1900年10月19日，他在柏林大学物理学研究班的讨论会上宣布了用于计算发射率的新公式。当天晚上传来的实验数据表明，这个公式是正确的。
普朗克对这一问题的研究并没有因此停顿下来。尽管这个公式是正确的，但它也许只是辗转推导后碰巧得到的一个插值公式，需要从理论上找到根据。对此，普朗克在20年后领取诺贝尔奖金时说“但是，即使这项辐射公式被证明是正确的，它仍可能只是靠猜测碰中的插值公式，无法令人满意。于是我从发现它的那一天起就努力去探索真正的物理学解释。我应用了波尔茨曼的一些想法来考虑熵和概率之间的关系。在生平少有的几星期紧张研究工作之后，我终于窥见了一线光明，在灯火阑珊处发现了意想不到的境界。”在这个“意想不到的境界”中熠熠发亮的便是黑体辐射的能量按波长（或频率）分布的公式，人们称之为“普朗克公式”，这个公式中引进了一个物理普适系数，即普朗克常数，用符号h表示，是微观现象量子特性的表征。
普朗克的学说对量子论的发展起了具有决定意义的作用。它也第一次把差别如此之大的物理学诸领域连接了起来。对于这样一个几乎是翻天覆地的大变革，一向直言不讳的爱因斯坦评价道：“我想使物理学的理论基础适应这种新观念，结果却完全失败，使人觉得好像脚底下的大地一下子被撤走了，再也看不到任何可以添砖加瓦的坚实基础。”爱因斯坦并非言过其实。量子假说的根本意义之大，是在其后的物理学发展中逐步体现出来的。一向谦虚的普朗克心中有着按捺不住的惊喜。据他的儿子欧文回忆，1900年的某一天，他和父亲在林中散步，父亲告诉他：“今天，我完成了一项发现，其重要性可与牛顿的发现相媲美。”这说明，普朗克对自己这项发现的巨大涵义已意识到了。1918年，他因为这项卓越的科研成就获得了诺贝尔物理学奖。
物理学好像总是沿着命中注定的道路前进，伟大的科学家看来只是起了加速作用而已。如果一位科学家不出世，不久就会有另一位科学家替代他去发现同样的事物。不过作用量子的发现却是重要的例外，普朗克的功绩无人能够替代。
[余论]作为一个德国人，普朗克有着诚实、忠于职守、甚至固执的性格特征。正是这种性格特征，赋予他以百折不挠、不轻言放弃的精神，也注定了他在自己所从事的事业上的成功。1931年，美国物理学家R。W。伍德问起普朗克当年怎么能研究出像量子论这样伟大的发明，普朗克回答说：“那是走投无路被逼出来的。我跟黑体理论连续搏斗了6年。我知道那是一个带根本性质的问题，而且也知道答案是什么。我不能不找到理论上的根据，除了那两条不容触犯的热力学定律之外，我不惜牺牲一切。”性格即命运，这是对普朗克光辉研究成就的心理诠释。然而在感情世界里，这位科学巨匠所遭遇的却是一连串的人生悲剧。普朗克中年丧妻，不得不续弦。前妻留下4个子女，长子在第一次世界大战中战死沙场，两个女儿又接连死于难产。他钟爱的次子欧文颇有天赋，在政府部门担任秘书，由于被指控参与推翻纳粹统治的计划，于1945年被处决。晚年，他本应坐享成就，颐养天年，但无情的战火毁掉了他的住宅，被他视若生命的大量藏书也化为灰烬。为了躲避轰炸，这位年事已高的科学家不得不在防空洞之间奔跑。普朗克用自己的努力改变了物理学的进程，但在多舛命运面前却束手无策。他的事业成就令后人高山仰止，他的感情历程也令人唏嘘不已。
（赵凯）
（1858～1947）
[传略]麦克斯・普朗克，德国物理学家，量子论的创立者，1918年度诺贝尔物理学奖获得者。
普朗克于1858年4月18日出生于普鲁士（当时德国尚未统一）的基尔。他的父亲是一名杰出的法学教授。1867年，全家迁居到巴伐利亚的慕尼黑，在那里，普朗克上了大学预科班，受业于一位高明的物理学教授H。缪勒。1877年，他转入柏林大学，得到学界名流基尔霍夫和赫尔姆霍茨的指点。获得哲学博士学位后，他先后在慕尼黑大学、基尔大学、柏林大学任教。普朗克一生发表了215篇论文和7部著作，其中包括他去世后1959年出版的《物理学中的哲学》。在研究出量子论这样令人难以置信的成果后，普朗克声誉日隆。他荣任普鲁士科学院的秘书，是德国科学界最有影响的代表人物之一。尽管爱因斯坦对这个科学院不屑一顾，但对普朗克这位同道却相当敬重。他们虽然在政治上和学术上的见解不尽相同，但两位科学巨匠之间的友谊却始终存在，由于对音乐的共同爱好，他们经常在一起合奏。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”。德高望重的普朗克在晚年时出任德皇威廉学会（现已改名为普朗克协会）的主席，但因不愿盲从希特勒的法西斯主张，工作相当不愉快。第二次世界大战中，在盟军的轰炸中他几乎丧生。1947年10月4日，一代物理学大师溘然长逝。
[影响]作为一位才华横溢的学者，普朗克的研究领域相当广泛。他早期从事热力学的研究，完成于1879年的博士论文就是有关热力学的第二定律，对克劳修斯的不可逆性定义提出了某些批评。这篇论文在当时并没有引起多少关注，但其中最为精彩的一段论述后来被他收入自己撰写的一本极负盛名的热力学专著，这本专著成了好几代德国物理学家的标准教材。其后，他又相继研究了力学、光学和电学方面的问题，以及导致了量子理论产生的热辐射问题。
作为一个喜欢和既带有基本性质而又并不特殊的问题打交道的物理学家，普朗克对长期以来悬而未绝的黑体问题深切关注。
所谓黑体，是指一种能够把外来电磁辐射全部吸收的物体。20世纪开始前后，杰出的实验物理学家如德国柏林国家标准计量局的H。鲁本斯、E。普林斯海姆、O。鲁默以及别处的理论物理学家如W。维恩、瑞利勋爵和J。H。金斯等都在研究这个课题，但在对黑体发射规律这个关键问题上迟迟没有进展，以致黑体研究始终难以取得质的突破。1897年，普朗克着手研究这一课题。他把电动力学和热力学缜密地结合起来，孜孜不倦地研究了好几年，一心想推导出一个公式。因为没有做出平衡条件计算时所必需的正确统计分析，他在推理上犯了错误。在接下来的岁月里，普朗克虽然屡遭挫折，但毫不气馁。他从热力学方面观察到，黑体的辐射并不取决于体壁的性质，而只取决于体壁的温度，于是就想到对某种黑体作进一步的分析。这种黑体的体壁是用许多赫兹振荡器组成的，当然，振荡器的变化可根据计算求得。这样，普朗克就避免了和真正的分子的详细构造打交道，因为这点当时还没有人能知道。在做出这样重要的简化步骤之后，他的研究步伐明显加快了。为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，普朗克创立了物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即量子假说。
1900年10月19日，他在柏林大学物理学研究班的讨论会上宣布了用于计算发射率的新公式。当天晚上传来的实验数据表明，这个公式是正确的。
普朗克对这一问题的研究并没有因此停顿下来。尽管这个公式是正确的，但它也许只是辗转推导后碰巧得到的一个插值公式，需要从理论上找到根据。对此，普朗克在20年后领取诺贝尔奖金时说“但是，即使这项辐射公式被证明是正确的，它仍可能只是靠猜测碰中的插值公式，无法令人满意。于是我从发现它的那一天起就努力去探索真正的物理学解释。我应用了波尔茨曼的一些想法来考虑熵和概率之间的关系。在生平少有的几星期紧张研究工作之后，我终于窥见了一线光明，在灯火阑珊处发现了意想不到的境界。”在这个“意想不到的境界”中熠熠发亮的便是黑体辐射的能量按波长（或频率）分布的公式，人们称之为“普朗克公式”，这个公式中引进了一个物理普适系数，即普朗克常数，用符号h表示，是微观现象量子特性的表征。
普朗克的学说对量子论的发展起了具有决定意义的作用。它也第一次把差别如此之大的物理学诸领域连接了起来。对于这样一个几乎是翻天覆地的大变革，一向直言不讳的爱因斯坦评价道：“我想使物理学的理论基础适应这种新观念，结果却完全失败，使人觉得好像脚底下的大地一下子被撤走了，再也看不到任何可以添砖加瓦的坚实基础。”爱因斯坦并非言过其实。量子假说的根本意义之大，是在其后的物理学发展中逐步体现出来的。一向谦虚的普朗克心中有着按捺不住的惊喜。据他的儿子欧文回忆，1900年的某一天，他和父亲在林中散步，父亲告诉他：“今天，我完成了一项发现，其重要性可与牛顿的发现相媲美。”这说明，普朗克对自己这项发现的巨大涵义已意识到了。1918年，他因为这项卓越的科研成就获得了诺贝尔物理学奖。
物理学好像总是沿着命中注定的道路前进，伟大的科学家看来只是起了加速作用而已。如果一位科学家不出世，不久就会有另一位科学家替代他去发现同样的事物。不过作用量子的发现却是重要的例外，普朗克的功绩无人能够替代。
[余论]作为一个德国人，普朗克有着诚实、忠于职守、甚至固执的性格特征。正是这种性格特征，赋予他以百折不挠、不轻言放弃的精神，也注定了他在自己所从事的事业上的成功。1931年，美国物理学家R。W。伍德问起普朗克当年怎么能研究出像量子论这样伟大的发明，普朗克回答说：“那是走投无路被逼出来的。我跟黑体理论连续搏斗了6年。我知道那是一个带根本性质的问题，而且也知道答案是什么。我不能不找到理论上的根据，除了那两条不容触犯的热力学定律之外，我不惜牺牲一切。”性格即命运，这是对普朗克光辉研究成就的心理诠释。然而在感情世界里，这位科学巨匠所遭遇的却是一连串的人生悲剧。普朗克中年丧妻，不得不续弦。前妻留下4个子女，长子在第一次世界大战中战死沙场，两个女儿又接连死于难产。他钟爱的次子欧文颇有天赋，在政府部门担任秘书，由于被指控参与推翻纳粹统治的计划，于1945年被处决。晚年，他本应坐享成就，颐养天年，但无情的战火毁掉了他的住宅，被他视若生命的大量藏书也化为灰烬。为了躲避轰炸，这位年事已高的科学家不得不在防空洞之间奔跑。普朗克用自己的努力改变了物理学的进程，但在多舛命运面前却束手无策。他的事业成就令后人高山仰止，他的感情历程也令人唏嘘不已。
（赵凯）
