第8章 马克斯·普朗克

马克斯·普朗克，德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人。普朗克1858年4月23日出生于基尔，父亲是一名法学家。小时候的普朗克在父亲的教导下通情达理，聪明乖巧。中学时代的普朗克学习十分刻苦，无论哪一科成绩都十分优异。在上大学预科时，他的数学老师缪勒觉得他很有数学天赋，于是对他进行精心的培养，并主动教他天文学和力学方面的知识。缪勒对能量守恒定律、万有引力、日心说等知识的精辟讲解，给普朗克留下了极其深刻的印象。他开始对科学产生了兴趣，觉得它太具有神秘色彩了。好奇心使普朗克开始走上了科学的大道，并克服重重困难，攀登科学的高峰。

预科结束要选择专业了，他拿不定主意是选择数学，还是选择物理学或者其他的学科，因为他的兴趣太广泛了，甚至对音乐、文学也有着特殊的爱好。经过认真的思考，他决定将音乐、天文作为业余爱好，师从缪勒继续学习数学，就这样他进入了慕尼黑大学数学系学习。

可是在大学一年级时，普朗克又觉得学习数学并非自己的强项，很难做出什么成就，于是，他决定转到物理系。可当时教物理的约利教授却极力劝他继续留在数学系，不要改学物理。约利坦诚地告诉他：“物理学的大厦已经构建得如此完美，在这个学术领域里，已经没有什么本质上很新的东西等待人们去发现了，一个物理学家所能做的，只是在实验结果的小数点后第六位或第七位上有所修正而已。你具有很高的数学天赋，如果继续学习数学，也许会有所成就。你还是三思而行吧！”约利的观点代表了19世纪后期相当一部分物理学家的思想，连迈克耳孙也认为只能用更精确的实验来为物理学大厦锦上添花，而很难有什么新的本质上的突破。但普朗克还是觉得自己对于物理学的热爱超过了数学。兴趣是最好的老师，有兴趣才会有发现和创造。后来的事实证明，普朗克当时的决策是极其英明的。

1900年元旦，开尔文勋爵（即汤姆逊）十分高兴地回顾了19世纪物理学的发展。他向世人自豪地宣称：物理学的理论大厦已基本建成。但他在演说的结尾也提到目前亟须解决的两个问题。他说的两个问题，一个是以太飘移实验，另一个是高温物体辐射形成的光谱分析。

当时有许多物理学家对这两个问题进行了研究，可进展不大，他们创造的任何理论公式都不能与实验结果完美地吻合。

对于后一个问题，普朗克也进行了深入的研究。当时的很多物理学家都把注意力放在了辐射强度和温度之间的宏观光学上，而普朗克却另辟蹊径，他从熵和能量的角度探索黑体辐射微观方面的原因。1899年5月，他“凑”出了一个经验公式，使它在短波段和长波段分别接近于两个经验的公式：维恩公式和瑞利一金斯公式。

经过精确的实验，普朗克发现他所“凑”出来的公式能与实验相符，这使他十分高兴。

他认为，这说明这个公式必然包含某种真理，决不可能是偶然的巧合。然而他又清醒地认识到，即使人们承认这个公式的准确性和可行性，也远远不够，这仅仅具有形式上的意义，他还无法解释这个公式的内涵。

从思想方法上来说，普朗克比较喜欢普适性的东西，而不喜欢玻尔兹曼使用过的统计性、几率性的概念。从性格上来说，他性格温和，不太喜欢进行科学冒险，而喜欢用科学的方法得出准确的结论。但当时所面临的情况使他不得不大胆冒险，他准备除了热力学的两个定律之外，牺牲对所有定律正确性的研究。

1900年12月14日，普朗克在德国物理学会上宣布了他的“量子论”，但学界对此反应十分冷淡。普朗克为得出科学的结论尽管已经迈出了革命性的一步，但他的思想仍然受到旧理论的严重影响，不敢彻底打破旧框框的束缚。从1900年到1914年这15年间，他两次修改量子论，总是想削足适履地使量子论能纳入经典理论的范畴。然而，他这样做并没有多大的意义。

虽然普朗克未能摆脱旧理论的束缚，但他的思想为后来者开辟了新的研究道路。1905年，爱因斯坦提出了光子理论；1913年，波尔提出了原子模型的量子化问题；1925年，一群年轻的物理学家草创了量子学……后来者踏着普朗克走过的脚印终于攀登上了科学的顶峰。