❶ 誰是量子物理學的開創者和奠基人
馬克斯?普朗克,德國物理學家,量子物理學的開創者和奠基人。普朗克1858年4月23日出生於基爾,父親是一名法學家。小時候的普朗克在父親的教導下通情達理,聰明乖巧。中學時代的普朗克學習十分刻苦,無論哪一科成績都十分優異。在上大學預科時,他的數學老師繆勒覺得他很有數學天賦,於是對他進行精心的培養,並主動教他天文學和力學方面的知識。繆勒對能量守恆定律、萬有引力、日心說等知識的精闢講解,給普朗克留下了極其深刻的印象。他開始對科學產生了興趣,覺得它太具有神秘色彩了。好奇心使普朗克開始走上了科學的大道,並克服重重困難,攀登科學的高峰。
預科結束要選擇專業了,他拿不定主意是選擇數學,還是選擇物理學或者其他的學科,因為他的興趣太廣泛了,甚至對音樂、文學也有著特殊的愛好。經過認真的思考,他決定將音樂、天文作為業余愛好,師從繆勒繼續學習數學,就這樣他進入了慕尼黑大學數學系學習。
可是在大學一年級時,普朗克又覺得學習數學並非自己的強項,很難做出什麼成就,於是,他決定轉到物理系。可當時教物理的約利教授卻極力勸他繼續留在數學系,不要改學物理。約利坦誠地告訴他:「物理學的大廈已經構建得如此完美,在這個學術領域里,已經沒有什麼本質上很新的東西等待人們去發現了,一個物理學家所能做的,只是在實驗結果的小數點後第六位或第七位上有所修正而已。你具有很高的數學天賦,如果繼續學習數學,也許會有所成就。你還是三思而行吧!」
約利的觀點代表了19世紀後期相當一部分物理學家的思想,連邁克耳孫也認為只能用更精確的實驗來為物理學大廈錦上添花,而很難有什麼新的本質上的突破。但普朗克還是覺得自己對於物理學的熱愛超過了數學。興趣是最好的老師,有興趣才會有發現和創造。後來的事實證明,普朗克當時的決策是極其英明的。
1900年元旦,開爾文勛爵(即湯姆遜)十分高興地回顧了19世紀物理學的發展。他向世人自豪地宣稱:物理學的理論大廈已基本建成。但他在演說的結尾也提到目前亟須解決的兩個問題。他說的兩個問題,一個是以太飄移實驗,另一個是高溫物體輻射形成的光譜分析。當時有許多物理學家對這兩個問題進行了研究,可進展不大,他們創造的任何理論公式都不能與實驗結果完美地吻合。
對於後一個問題,普朗克也進行了深入的研究。當時的很多物理學家都把注意力放在了輻射強度和溫度之間的宏觀光學上,而普朗克卻另闢蹊徑,他從熵和能量的角度探索黑體輻射微觀方面的原因。1899年5月,他「湊」出了一個經驗公式,使它在短波段和長波段分別接近於兩個經驗的公式:維恩公式和瑞利一金斯公式。
經過精確的實驗,普朗克發現他所「湊」出來的公式能與實驗相符,這使他十分高興。他認為,這說明這個公式必然包含某種真理,決不可能是偶然的巧合。然而他又清醒地認識到,即使人們承認這個公式的准確性和可行性,也遠遠不夠,這僅僅具有形式上的意義,他還無法解釋這個公式的內涵。
從思想方法上來說,普朗克比較喜歡普適性的東西,而不喜歡玻爾茲曼使用過的統計性、幾率性的概念。從性格上來說,他性格溫和,不太喜歡進行科學冒險,而喜歡用科學的方法得出准確的結論。但當時所面臨的情況使他不得不大膽冒險,他准備除了熱力學的兩個定律之外,犧牲對所有定律正確性的研究。
1900年12月14日,普朗克在德國物理學會上宣布了他的「量子論」,但學界對此反應十分冷淡。普朗克為得出科學的結論盡管已經邁出了革命性的一步,但他的思想仍然受到舊理論的嚴重影響,不敢徹底打破舊框框的束縛。從1900年到1914年這15年間,他兩次修改量子論,總是想削足適履地使量子論能納入經典理論的范疇。然而,他這樣做並沒有多大的意義。
雖然普朗克未能擺脫舊理論的束縛,但他的思想為後來者開辟了新的研究道路。1905年,愛因斯坦提出了光子理論;1913年,波爾提出了原子模型的量子化問題;1925年,一群年輕的物理學家草創了量子學……後來者踏著普朗克走過的腳印終於攀登上了科學的頂峰。
❷ 面對物理學理論大廈的問題普朗克是如何研究的
對於後一個問題,普朗克也進行了深入的研究。當時的很多物理學家都把注意力放在了輻射強度和溫度之間的宏觀光學上,而普朗克卻另闢蹊徑,他從熵和能量的角度探索黑體輻射微觀方面的原因。1899年5月,他「湊」出了一個經驗公式,使它在短波段和長波段分別接近於兩個經驗的公式:維恩公式和瑞利一金斯公式。