德國(guó)著名詩(shī)人席勒曾說：“我們不知道20世紀(jì)會(huì)怎樣或者它會(huì)有什么成就，但它之前的每個(gè)時(shí)代都致力于造就20世紀(jì)。”
在科學(xué)領(lǐng)域來說，20世紀(jì)之所以前所未有的偉大，是因?yàn)榱孔游锢淼恼Q生。
量子物理的出現(xiàn)撼動(dòng)了經(jīng)典物理的絕對(duì)權(quán)威地位，把人類帶到了一個(gè)全新的世界。
但是，大家一定沒有想到這個(gè)劃時(shí)代的理論的提出竟來得如此“不情愿”。
被譽(yù)為“量子物理之父”的普朗克在提出量子論之后的多年，竟然都在嘗試推翻自己的量子論。
普朗克
1858年4月18日，馬克斯·普朗克誕生于德國(guó)的一座小城基爾。
他的家族可以稱得上是那個(gè)年代德國(guó)的“貴族”。
純正的“雅利安人”血統(tǒng)，再加上那些光鮮體面的社會(huì)身份，牧師、法學(xué)家、大學(xué)教授等。
青年的普朗克
優(yōu)越的家庭背景使普朗克從小就受到很好的教育，無論是人文精神還是自然科學(xué)。
在1867年，普朗克一家就搬離基爾城遷往慕尼黑，在那里普朗克開始了他的高中生活。
普朗克經(jīng)典的絕美側(cè)顏
和其他很多天才科學(xué)家不一樣，普朗克那時(shí)候并沒有在科學(xué)方面表現(xiàn)得出類拔萃。
在班級(jí)里面的排名大概也是前三之后，前十之前，并不起眼。
反而是在音樂與藝術(shù)方面顯現(xiàn)出不一樣的才能，他鋼琴手風(fēng)琴等都演奏得很好。
這導(dǎo)致了他在進(jìn)大學(xué)前都不知道選擇什么方向作為一生的奮斗目標(biāo)，是音樂、語(yǔ)言學(xué)還是科學(xué)。
在普朗克生活的那個(gè)年代，自然科學(xué)是遠(yuǎn)不像人文和藝術(shù)那樣受到重視的。
然而他還是選擇了自然科學(xué)這條不太容易走的路，當(dāng)然音樂也作為一種愛好時(shí)常陪伴在他身邊。
老年的普朗克在彈鋼琴
起初他主修的是數(shù)學(xué)，但是慢慢他的興趣便轉(zhuǎn)向了物理。
然而在19世紀(jì)中后期，經(jīng)典物理學(xué)的大廈已經(jīng)基本竣工了。
物理學(xué)家能做的頂多就是往這座輝煌的物理殿堂掃掃灰塵罷了，再也不會(huì)有什么重大理論被提出了。
當(dāng)時(shí)普朗克所在的慕尼黑大學(xué)的一位老師就曾苦口婆心地勸誡普朗克：不要再研究物理了，這一行里已經(jīng)沒有任何機(jī)會(huì)留給年輕人了。
于是普朗克表示十分感動(dòng)，然后拒絕了他，最后毅然地選擇了物理學(xué)。
因?yàn)槠绽士吮旧砭褪莻€(gè)偏“冷淡”的人，根本不在乎什么名利。
他并不在乎這些劃時(shí)代的理論是誰(shuí)提出的，只是想知道“為什么”。
多年后他在《從相對(duì)到絕對(duì)》中就寫道“絕對(duì)的東西多半是一種理想的目標(biāo)，它總是顯現(xiàn)在我們的面前，但是永遠(yuǎn)也達(dá)不到，這是一種令人感到煩悶的東西，只有在追求這個(gè)目標(biāo)的時(shí)候才會(huì)覺得滿足”
一踏入物理世界的大門，普朗克就對(duì)熱力學(xué)表現(xiàn)出極大的興趣，或者說沉湎其中。
1879年，年僅21歲的普朗克就憑論文《論熱力學(xué)第二定律》獲得了慕尼黑大學(xué)的博士學(xué)位，論文中貫穿了他對(duì)“熵”深刻和獨(dú)特的見解。
1880年，他取得大學(xué)任教資格，而使他獲得該資格的也是一篇關(guān)于熱力學(xué)的論文。
他后來寫的《熱力學(xué)講義》一書更是在三十多年內(nèi)都被認(rèn)為是熱力學(xué)經(jīng)典著作。
在物理學(xué)界，他的地位更是節(jié)節(jié)攀升。
在世紀(jì)交替之際，他就已經(jīng)是熱力學(xué)方面公認(rèn)的權(quán)威了。
然而我們悉知的普朗克是量子論的奠基人。
那他在熱力學(xué)方面的研究又怎么跟量子論扯上關(guān)系呢？
...
正如前文所言，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)算是一座竣工的大廈。
而普朗克就是這座神圣的物理殿堂最虔誠(chéng)的信徒之一。
一旦這座大樓有什么風(fēng)吹草動(dòng)，他總是第一個(gè)站出來修繕的人。
黑體的空腔吸收示意圖
那時(shí)候物理學(xué)就有一個(gè)讓人陷入困惑的問題：黑體輻射。
所謂黑體，是指這樣一種物質(zhì)，在任何溫度下，它都能將入射的任何波長(zhǎng)的電磁波全部吸收，沒有一點(diǎn)反射和透射。
絕對(duì)黑體在自然界中是不存在的，只是一個(gè)理想的物理模型，以此作為熱輻射研究的標(biāo)準(zhǔn)物體。
太陽(yáng)也是一種黑體
然而，在普朗克的那個(gè)時(shí)代，人們對(duì)黑體輻射的研究卻得出了兩個(gè)不同的公式。
這兩個(gè)公式分別來自德國(guó)的物理學(xué)家維恩和英國(guó)的物理學(xué)家瑞利和金斯。
維恩的公式只有在短波（高頻）、溫度較低時(shí)才與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，但在長(zhǎng)波區(qū)域完全不適用。
德國(guó)物理學(xué)家維恩
相反，瑞利-金斯公式卻只在長(zhǎng)波、高溫時(shí)才與實(shí)驗(yàn)相吻合，在短波區(qū)并不適用。
這個(gè)公式在短波區(qū)（即紫外光區(qū)）時(shí)顯示輻射能力隨著頻率的增大而單調(diào)遞增，最后趨于無限大（下圖紅線）。
這和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更是差了十萬(wàn)八千里，所以這個(gè)荒謬的結(jié)論也被稱為“紫外災(zāi)難”。
瑞利-金斯曲線（紅色），維恩曲線（藍(lán)色），普朗克曲線（綠色）
一個(gè)現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)兩個(gè)公式？
在經(jīng)典力學(xué)時(shí)代，這完全是個(gè)不可思議的悖論！
...
因?yàn)樽?7世紀(jì)牛頓力學(xué)建立以來，自然過程連續(xù)性的觀念就在物理學(xué)中深深扎根，一向認(rèn)為能量是連續(xù)的。
而普朗克父親的老師萊布尼茲就說過，“自然界無跳躍”。
“紫外災(zāi)難”它更意味著整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)的“災(zāi)難”。
英國(guó)物理學(xué)家瑞利
普朗克是熱力學(xué)的權(quán)威，所以他對(duì)黑體輻射的研究并沒有前人那樣從頻率和溫度入手，而是想從自己擅長(zhǎng)的熵和能量作為突破口。
然而經(jīng)過一次次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果出來仍和維恩他們的公式一樣并不得法。
玻爾茲曼
出于無奈，他不得不投眼于之前不認(rèn)同的玻爾茲曼的方法。
而他也隱約地意識(shí)到，傳統(tǒng)物理學(xué)的基礎(chǔ)還是太狹窄了，需要從根本上的改造和擴(kuò)充了。
普朗克注意到，如果認(rèn)為原子不是連續(xù)地而是斷續(xù)地放出和吸收能量。
或者說，把“粒子”的性質(zhì)賦予光的吸收和放射。
那么他便可以用“內(nèi)插法”把維恩公式和瑞利-金斯公式正確的一部分綜合起來，使輻射公式完整。
1900年10月19日，普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上，以《維恩位移定律的改變》為題，提出了他重新構(gòu)造出來的新輻射公式。
這個(gè)公式在hv遠(yuǎn)小于kT時(shí)，化為瑞利-金斯公式；
而在hv遠(yuǎn)大于kT時(shí)，化為維恩公式；
這個(gè)公式在任何情況下都與實(shí)驗(yàn)值無差異。
普朗克的黑體輻射公式
在同年的12月24日（歷史上也把這天認(rèn)為是量子的誕生日），他發(fā)表了《關(guān)于正常光譜的能量分布定律》論文。
文中給出了循著玻爾茲曼的思路推導(dǎo)出的黑體輻射公式。
也就是著迷的普朗克公式E=hv（其中E為單個(gè)量子的能量，v為頻率，h是量子常數(shù)，后人稱普朗克常數(shù)）。
1901年的普朗克
論文中，他指出：“能量在輻射過程中不是連續(xù)的，而是以一份份能量的形式存在的”。
這無疑使整座經(jīng)典物理大廈開始搖搖欲墜，這也是普朗克自己都難以接受的事實(shí)。
他表示在這篇論文發(fā)表前的幾個(gè)月內(nèi)，他都是抱著孤注一擲的心情來完成這一結(jié)論的。
他想或許之后可以通過另外的解釋，來修繕這座經(jīng)典物理圣殿。
而他也確實(shí)這樣做了。
在那篇確立量子論誕生的論文發(fā)出去后，他還一直想把自己的理論納入經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)構(gòu)中去。
從1901年至1906年這六年間，他都在對(duì)抗自己提出的量子理論，以至于沒有做出任何新的成績(jī)。
第一屆索爾維會(huì)議上的普朗克（后排左二），白板上是他的輻射定律
他一直在嘗試修改自己的量子理論，想讓它對(duì)經(jīng)典物理造成的傷害減到最低。
但是他越努力答案就越趨向：大自然的運(yùn)轉(zhuǎn)不是連續(xù)的而是跳躍的，它必然像鐘表里的秒針那樣一跳一跳。
他就像一個(gè)被逼出來的革命家，被經(jīng)典物理逼得走頭無路，但是卻又不忍心將其毀于一旦。
就像一個(gè)虔誠(chéng)的基督徒找到了證明上帝不存在的證據(jù)，心理上的沖擊著實(shí)不小。
玻恩在評(píng)價(jià)普朗克時(shí)寫道：“從天性來講，他是一位思想保守的人，他根本不知道何為革命，只是他驚人的邏輯推理能力讓他不得不折服于事實(shí)面前”。
在經(jīng)過多年的混度后，普朗克才從對(duì)抗自己中徹底清醒過來。
在后來的演講中，他開始變得自豪地宣稱：“量子假說將永遠(yuǎn)不會(huì)從世上消失”。
敲開了量子論的大門，也使他獲得了1918年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
普朗克像是給一片森林帶來火種的人，之后量子革命的大火熊熊燃燒。
1905年愛因斯坦的杰作《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》發(fā)表，宣布狹義相對(duì)論誕生。
這篇論文在當(dāng)時(shí)雖沒幾個(gè)人能看懂，但也在物理界掀起了一陣巨浪。
后來德國(guó)更是出現(xiàn)了龐大的反對(duì)相對(duì)論的機(jī)構(gòu)，對(duì)愛因斯坦進(jìn)行“批判”。
而普朗克在那時(shí)作為比愛因斯坦年長(zhǎng)，又更有地位的學(xué)界權(quán)威，于是他成為相對(duì)論最早的庇護(hù)人。
普朗克作為德國(guó)《物理學(xué)年鑒》主編，他不顧反對(duì)把愛因斯坦的論文發(fā)表。
畢竟，在五十多年前，這本刊物的主編就曾拒發(fā)過邁爾關(guān)于能量守恒定律的文章。
此外，普朗克還給予愛因斯坦其他方面的幫助。
相信很多人都知道，愛因斯坦的講課水平是實(shí)在不敢恭維的。
但普朗克卻對(duì)愛因斯坦成為教授大力支持。
甚至在聘書中特別注明：聘請(qǐng)愛因斯坦為柏林洪堡大學(xué)講席教授，一節(jié)課都不用上。
普朗克在德國(guó)已經(jīng)可以稱得上是學(xué)術(shù)最高的權(quán)威。
一生受盡稱頌和愛戴，還沒有離世，他的頭像就被印在兩馬克金幣和郵票上。
然而在科學(xué)界的勤懇和奉獻(xiàn)，并不能帶他逃離“悲情”二字。
在他的一生中，完整地經(jīng)歷了德國(guó)的崛起和德國(guó)引起的兩次世界大戰(zhàn)的悲劇。
普朗克原本幸福的家庭，就像他的經(jīng)典物理信仰一樣開始土崩瓦解。
1909年，普朗克的妻子因病去世。
他一共有四個(gè)孩子，長(zhǎng)子于凡爾登戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)死，兩個(gè)女兒在第一次世界大戰(zhàn)期間也死于難產(chǎn)。
而最大的不幸還是次子，他幾乎是親眼看著自己的兒子死去而又無能為力。
次子埃爾文在一戰(zhàn)期間就曾被法國(guó)俘虜。
在1944年，他竟被卷入到刺殺希特勒的720政變中，被納粹投入監(jiān)獄。
那時(shí)的普朗克幾乎動(dòng)用了自己所有的力量，都沒能把他唯一在世的親人救出來。
1945年，埃爾文被處以絞刑。
那時(shí)，普朗克已是87歲的高齡，心情不言而喻。
普朗克1905年至1944年住處的牌匾
也就在那一年，他位于柏林的家在一次空襲中被摧毀。
家中無數(shù)的藏書和畢生的研究成果也毀于一旦。
一時(shí)間，他失去家園和親人，只留下一副病軀。
即使拖著這副滿身病榻的軀體，他還是遠(yuǎn)赴英國(guó)倫敦。
參加因戰(zhàn)亂推遲了四年的牛頓誕生300周年紀(jì)念會(huì)。
他是唯一被邀請(qǐng)的德國(guó)人,那時(shí)的他仍致力于戰(zhàn)后重建德國(guó)科學(xué)界的地位。
1947年10月4日，普朗克在哥廷根逝世，享年89歲。
而他的墳?zāi)股现挥幸粔K長(zhǎng)方形的石頭，上面刻著他的名字。
底部刻著屬于他的普朗克常數(shù)——“h=6.626196×10^（-27）erg·s”
普朗克也將永遠(yuǎn)以另一種形式讓人類銘記于心。
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