普朗克首創(chuàng)“量子論”
1900年,德國柏林大學(xué)教授普朗克首先提出了“量子論”。 1906年12月14日,普朗克在柏林的物理學(xué)會上發(fā)表了題為《論正常光譜的能量分布定律的理論》的論文,提出了著名的普朗克公式,這一天被
普遍地認(rèn)為是量子物理學(xué)誕生的日子。
馬克斯·普朗克(1858年-1947)在1900年首先形成了他的量子論。這一理論如同5年后愛因斯坦發(fā)表的相對論一樣,對物理學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
普朗克:不情愿的革命者
普朗克,1858年出生于德國。他終生從事熱力學(xué)研究,最大科研成果是提出了量子假說。
普朗克很早就投入了對黑體輻射的探索,在用經(jīng)典物理理論無論如何都解釋不了探索結(jié)果的情況下,他對經(jīng)典物理理論進(jìn)行了否定,提出嶄新的量子假說新概念,并據(jù)之得出了公式,把輻射能量與輻射光譜統(tǒng)一了起來,解決了黑體輻射問題。普朗克的量子假說認(rèn)為,輻射是由一分分的能量組成的。就象物質(zhì)是由一個個原子組成的一樣。輻射中的一份能量即是一個量子。量子的能量大小取決于輻射的波長,波長越短,能量越大;波長越長,能量越小。換句話說,就是量子的能量與波長成反比,與頻率成正比。所謂量子,來自拉丁文“分立的部分”或“數(shù)量”一詞。光正是一個個量子的連續(xù)發(fā)射,但由于人的眼睛有視覺暫留現(xiàn)象,所以看不到一個個分離的量子,而看到的是一道道光線。從而,為新物理學(xué)的產(chǎn)生奠定了第一塊基石。
量子假說是物理學(xué)進(jìn)入新的發(fā)展階段的標(biāo)志,它在經(jīng)典物理學(xué)的宏大體系中打開了第一個缺口,為現(xiàn)代物理學(xué)基本理論的建立奠定了新的基礎(chǔ)。因此,光量子的提出本身是一個革命性的行動,從這個意義上講,普朗克無疑是量子力學(xué)發(fā)展史上第一個革命者。但是,受過嚴(yán)格經(jīng)典物理學(xué)訓(xùn)練的普朗克,看到自己為形勢所迫,不得不提出的量子假說造成的對經(jīng)典物理學(xué)理論的“破壞”,心中有說不出的難過,從而限制了他進(jìn)一步超越經(jīng)典物理學(xué)論的界限,建立起嶄新的物理學(xué)理論的研究。相反,他對經(jīng)典物理學(xué)理論極其深厚的思想感情,使他開始了試圖取消量子假說,或者使量子假說納入經(jīng)典物理理論的奮斗。
普朗克的這一奮斗造成了必然的失敗。他從1901~1914年的15年間,兩次修改了原來的理論,企圖使之納入經(jīng)典物理學(xué)理論。1911年,他提出第二個理論,對量子假說作了部分修改,即認(rèn)為它只在發(fā)射時是不連續(xù)的,而吸收時卻仍然是連續(xù)的。1914年,他又提出了第三個理論,不管是發(fā)射或是吸收,一律都是連續(xù)的,全面修改了量子假說,但這一理論在1915年終因未得到人們的支持而被放棄。在這15年中,普朗克在量子理論的知識寶庫中,再也沒有加進(jìn)任何值得稱道的東西。
普朗克在晚年終于看到了自己的徒勞,他不得不承認(rèn)“為了設(shè)法使基本作用量子適合于古典理論,我徒勞地進(jìn)行了許多年的工作,耗費了很大精力,結(jié)果是枉費心血。現(xiàn)在我認(rèn)識到,基本作用量子在物理學(xué)理論中所起的作用,比我受到的懷疑要重要得多。”
普朗克盡管是新理論的開拓者,但他在剛剛提出量子假說后便又縮了回去,沒有能夠在這一假說的基礎(chǔ)上,建立起嶄新的微觀物理學(xué)理論量子力學(xué)的大廈,把已經(jīng)得到的東西失掉了。就在普朗克修正他的量子假說之時,德國物理學(xué)家愛因斯坦大膽革命,繼續(xù)為量子理論的發(fā)展開拓道路,不僅證實了量子的存在,并在普朗克量子假說基礎(chǔ)上,為建起量子力學(xué)大廈做出了進(jìn)一步的努力。
普朗克是一位老派的學(xué)者。他為人正直高尚、奉公守法、謙虛謹(jǐn)慎,從來不愿意炫耀自己。他自稱沒有特殊的天才,不能同時處理許多不同的問題。在學(xué)術(shù)工作中,他主張盡可能地謹(jǐn)慎,不到萬不得已不愿意打破傳統(tǒng)的“框框”。他把自己的量子假說稱為“孤注一擲”的辦法。就是說,只是在實驗事實的逼迫下,他才終于“上了梁山”。因此,人們常說他是一個“不情愿的革命者”。
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