能量像子弹一样释放

陈世平

在科学界，他创造性地提出：能量在辐射过程中的释放或吸收，不是像水流一样连续不断的，而是呈一股股“不可分割”的涓流状；他一直领导着德国的自然科学，是最受敬仰的一代学术宗师。在生活中，他遭遇了许多不幸，饱经苦难。但他一生不被困难所阻，兢兢业业，给后世树立了科学和道义的榜样。他，就是量子思想的创始人——普朗克。

卓有天赋

1858年4月23日，普朗克出生于德国基尔市一个知识分子家庭。父亲是基尔大学法学教授，母亲出生于牧师家庭。普朗克兄弟姊妹7个，他们从小受到良好的文化教养。

童年时期，普朗克显示了出色的音乐天赋，他能演奏优美动听的钢琴曲和风琴曲。他幼儿时期的梦想是成为一名钢琴家。普朗克在基尔接受了初等教育，后来在慕尼黑古典皇家马克西米连大学预科学院学习，普朗克在这里显示了卓越的数学才能。毕业后，普朗克进入慕尼黑大学深造，选择了数学专业。不久，他对“宇宙的本性”产生了浓厚兴趣，转学物理。他去找慕尼黑大学一位教授征求意见，这位教授劝他不要从事物理研究。在教授看来，物理学已经非常完美，继续研究下去不会有前途。值得庆幸的是，普朗克坚信自己的选择，否则，伟大的量子理论将与他擦肩而过。

在慕尼黑大学学习3年后，普朗克来到柏林大学。21岁时，年青的普朗克在慕尼黑大学获得了哲学博士学位。他探讨了热过程的不可逆问题，提出了熵定律最一般的表达方法，“不管用什么方法都不可能使导热过程完全可逆。”可惜这一超前思维没能引起慕尼黑大学教授们的关注。大学生活结束后，普朗克留在慕尼黑大学执教5年，此后应邀去柏林大学教学，并担任了理论物理学研究所所长。普朗克很快成为德国物理学会柏林会员，并被选入普鲁士皇家科学院，在学术界名气不断增长。

量子先驱

19世纪末期，正是物理学从各方面取得“完美”成功之时，物理学家开尔文勋爵怀着喜悦的心情为19世纪的物理学做了美好的总结：整个物理学的大厦已经建成，但是在物理学晴朗的天空中，还飘浮着两朵云，那是在经典物理学的光辉大厦上笼罩着阴影的两朵让人烦恼的乌云，其中一朵是“以太危机”，另一朵便是“黑体辐射”。

1896年，维恩于用热力学的方法提出了一个经验公式，用以描述黑体辐射的规律，说明绝对黑体辐射强度按波长分布的曲线，但这个公式仅在短波领域与实验数据相符，在长波领域与实验不相符合。1900年，瑞利与金斯运用电动力学和经典的统计物理学的方法，提出了另外一个公式，这个公式适用于长波领域，却不适用于短波领域。

于是，普朗克开始研究热辐射问题。开始，普朗克认为只要以古典电动力学为基础，那么，由它得出的理论就会与实验资料相符合。但所有的劳动都成了徒劳，他失败了。可是普朗克并未灰心，他继而改用热动力学的方法去研究黑体辐射的问题，这一次他成功了。在改进维恩公式的基础上，也得到了一个经验公式，这个公式在短波区域近似于维恩公式，而在长波区域又近似于瑞利一金斯公式。

1900年12月24日，在德国物理学年会上，普朗克宣布了自己研究黑体辐射的成果，并提出了以下新思想黑体辐射所产生的振动着的带电粒子，只可能是有一系列特定的不连续的能量，如果它们的振动频率是y，那么辐射粒子的能量只能是hy或者是它们的整数倍。在此普朗克用hy作为最小单位，并把它叫做能量子。其中h是他在推导经验公式时引进的一个新常量，就叫作普适常量，后来科学家们都把它称作普朗克常数，并把1900年12月24日这一天定为量子理论的诞生日。

普朗克第一次提出了能量不连续的概念。他认为，能量在辐射过程中不是连续的，它不像水龙头里的水，绵绵不断地流出来，而是不连续的，就像机关枪里的子弹一样，一发一发地被释放出来，而一发子弹便是一个能量子，它的能量只取决于频率。这个结论出人意外，它后来发展成了确定现代物理学两大支柱之一的量子力学，另一个支柱则是从研究“以太危机”推导出的爱因斯坦相对论。

量子假说问世后，尽管遭到一些非难，但它突破了经典物理学的束缚，在建立现代物理学体系中还是被人们所接受。1905年，爱因斯坦首先运用这个假说对光电效应现象做了科学的解释，突破了经典物理学的框架，确立了量子理论的地位。1913年，玻尔将这一概念用于他的原子结构理论中。

著书育才

起初，普朗克对相对论有点儿怀疑，但后来却对它评价很高，甚至认为爱因斯坦可以和哥白尼相提并论，并积极向学术界介绍这种理论，扩大了爱因斯坦在德国的影响，因此有人风趣地说，普朗克“发现了”爱因斯坦，是除热辐射理论以外，他对物理学的又一个重大贡献。

普朗克个性严谨，爽直朴素，为人和善、真诚，从不矫揉造作。爱因斯坦说“与普朗克一起生活是一件快乐的事。”40多年的教学生涯中，他主张让学生根据专长自由发展，先后培养了20多名哲学博士，其中有著名的哲学家石里克、获得诺贝尔物理学奖的劳厄和玻特。

饱经磨难

在科学界，普朗克获得巨大的成就。但在生活中，普朗克历经坎坷和忧患。第一次世界大战中，他的长子阵亡，两个女儿先后病故：战后，德国经济大混乱，60岁高龄的普朗克因公出差，因交不起旅馆的费用，只得在车站过夜；希特勒上台后，他更是历尽艰辛与屈辱。第二次世界大战期间，他在柏林的住所遭到空袭被毁，多年精心收集的日记、通信、文稿、书籍全都毁于一旦。更悲痛的是，他最心爱的次子因涉嫌谋杀希特勒而被纳粹处以绞刑。在一次空袭中他甚至被埋在地下长达几个小时。

普朗克生命中最后的两年时光，是在哥廷根的侄女家度过的。1947年10月3日，普朗克在哥廷根大学医院逝世。在葬礼上，哈恩和劳厄两位著名的科学家致了悼词。普朗克的遗体被安葬在哥廷根市的公墓里，墓碑上仅刻了姓名和普朗克常数h=6.62×10^-27尔格·秒。