历史百科 物理学革命的进军号——普朗克首创量子论
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历史百科 物理学革命的进军号——普朗克首创量子论
物理学革命的进军号——普朗克首创量子论
科学在19世纪全面跃进的基础上，20世纪初继续大踏步前进。然而，20世纪的科学发展，绝不只是对19世纪的科学成就作出一些增补或是填充部分空白，它发生了一系列的革命性的变化。这首先是从物理学家普朗克创立的量子论开始的。1900年，普朗克(1858—1947)提出“量子论”，吹响了20世纪物理学革命的进军号角。从此，不仅在物理学方面引起了一系列的变革，并且还带动了其他学科的革命性发展。
早在1860年，基尔霍夫就把热力学理论用于热辐射问题的研究，发现了基尔霍夫定律;1883年，俄国的米海里逊首先制成并应用了一种绝对黑体模型;德国科学家斯蒂芬和玻尔兹曼首先发现黑体的辐射能力正比于它的绝对温度的四次方而与黑体空腔的大小、形状、材料无关;1896年奥地利科学家维恩根据实验数据和运用热力学方程，得出了维恩位移定律。既然同一个自然现象可以用两个定律合成单一的普遍定律，那么能否使之同时概括所有的方面呢?从1898年开始，英国物理学家瑞利对此作了尝试，他严格按照经典热力学和统计学原理，从理论上推导了另一个关系式，这个公式在长波部分与实验值能较好地吻合，但在短波，尤其是紫外光部分相差极远。这在历史上称为“紫外灾难”。
从1895年起，德国柏林大学教授普朗克也开始研究这一问题，并于1900年10月19日在德国物理学会上，发表了他的研究成果。不仅如此，普朗克还推导出了斯蒂芬——波尔兹曼定律和维恩定律。普朗克在胜利的鼓舞下，还努力寻找隐藏在公式后面的物理实质。经过八周艰苦工作，他终于放弃了经典的能量均分原理，提出了一个具有革命性的完全背离经典物理学的假设：每一个自然频率为V的线性谐振子，只能够不连续地取得或释放能量，能量值必须是某一最小能量的整数倍。普朗克把这每一小份能量叫作一个量子。这就是著名的普朗克量子假说。
普朗克在实验室
提出量子论的普朗克
这一假说深刻地揭示了热辐射能量量子化的物理本质。1906年12月14日，普朗克在柏林的又一次物理学会上发表了题为《论正常光谱的能量分布定律的理论》的论文，提出了著名的普朗克公式。因为量子假说的提出标志着物理学上的一场伟大革命的开始，所以这一天就普遍被认为是量子物理学诞生的日子。
普朗克量子论的提出，使得各门科学以崭新的面貌在世界上出现。有人作过比喻：20世纪以前，科学好比广阔无际的未知的海洋中一个个的孤岛，到了20世纪，孤岛已经连成大陆，未知的海洋只不过是大陆中的孤立的湖泊而已。普朗克量子理论的提出，揭示了在微观世界中能量本来就是不连续的实质，对传统的经典概念提出了挑战，严重地动摇了经典物理学的根基。正如V·韦斯科夫把相对论和量子论作了比较之后说的那样：相对论“这个体系带来了某种崭新的时空观。但是，从某些方面来看，这一观念体系与其说是经典传统的突破，还不如说是集19世纪物理学大成的登峰造极之作。然而，量子论是一种突破，它是向着未知世界——向着不能纳入20世纪物理学概念网络的现象世界所跨出的第一步。”
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