揭开黑体辐射的奥秘能量子假说

19世纪末20世纪初，物理实验上获得了一系列重大发现。量子论的诞生成了物理学革命的第一声号角，而这当中普朗克为黑体辐射问题而提出的能量子假说，则奠定了量子理论的基础，揭开了人类探索微观世界的序幕。

19世纪末，科学家们认为，在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了。然而，世纪之交的三大发现（伦琴发现X射线、贝克勒尔和居里夫妇发现天然放射性现象、汤姆逊发现电子）却使经典物理学无法解释，人们不得不回过头来，对已有的理论作出新的检验。这时一个新的未知领域——微观世界已初露头角，而带头走入微观领域大门的是德国著名物理学家普朗克。

1858年，普朗克生于德国北部海港城市基尔。他的父亲是慕尼黑大学的民法教授，普朗克在慕尼黑度过了少年时期。1874年，他考入慕尼黑大学。后来，取得了慕尼黑大学的博士学位，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。

早在普朗克出生后的第二年，柏林大学教授基尔霍夫提出黑体辐射的概念。所谓黑体，是指一种能够完全吸收投射在它上面的辐射而全无反射和透射的、看上去全黑的理想物体。1895年，德国物理学家维恩根据热力学的普遍原理和一些特殊的假设，提出一个黑体辐射能量按频率分布的公式，后来人们称它为维恩辐射定律。1888年基尔霍夫逝世后，柏林大学任命普朗克为基尔霍夫的继任人。

马克斯·普朗克

普朗克从对黑体辐射的研究中入手。1899年，他得到了一个和维恩辐射定律一致的关系式。随着实验的深入，普朗克发现维恩及他自己得出的辐射定律并不完全正确。

量子论中的世界是古怪而迷人的。

正当普朗克尝试修改辐射公式时，1900年6月，英国物理学家瑞利发表论文批评维恩在推导辐射公式时引入了不可靠的假定。他导出了新的公式，即瑞利公式。但是普朗克发现，瑞利公式在长波部分与观察一致，而短波部分则与实验大相径庭。受两个公式的启发，普朗克很快就把代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的瑞利公式综合到了一起，这也就是普朗克辐射定律：电磁振荡只能以量子的形式发生，并且量子的能量和频率之间存在一个确定的关系，它是一个自然的基本常数。

对眼前的收获，普朗克并不满足。他要进一步探求这个公式的理论基础。为了从理论上推导这一新定律，他又连续紧张地工作了两三个月。

1900年12月24日，普朗克终于推出了具有重大意义的能量量子化的假设：每个带电线性谐振子发射和吸收能量是不连续的，这些能量值只能是某个最小能量元ε的整数倍，而每个能量元和振子频率成正比。这就是普朗克著名的能量子假说。

这一假说大胆抛弃了经典物理学中物理量连续变化的旧观念，是对经典物理学的改造和革命。后来的事实证明，随着普朗克能量子的提出，物理学理论发生了巨大的变革，为量子理论的建立打响了第一炮。

学海拾贝

普朗克曾说：“科学不能或者不愿影响到自己民族以外，是不配称做科学的。”一生之中，普朗克发表了215篇研究论文和7部著作，其中包括著名的《物理学中的哲学》一书。