12月14日 [今天是星期幾？ ] 1900年－馬克斯·普朗克發表了關於黑體輻射的普朗克定律。

1900 年 12 月 14 日，馬克斯·普朗克在柏林德國物理學會上宣布了他關於黑體輻射的新定律。

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本次講座中提出的公式後來被視為量子理論的起點，但對普朗克本人而言，它們只是解釋棘手實驗數據的一種不太情願的數學工具。

黑體輻射的問題

19世紀末，物理學面臨一個難題：高溫物體（即黑體輻射）所發射光的光譜分佈。當時的經典物理理論存在著一個嚴重的矛盾，稱為“紫外線擊穿”，即輻射能量在短波長處趨於無窮大。

實驗數據清楚顯示：高溫物體在特定波長處發光最強，而在該波長附近的波長範圍內，輻射強度會減弱。然而，當時結合電磁學和熱力學的理論計算卻無法解釋這現象。維恩定律可以很好地解釋短波長範圍內的現象，瑞利-金斯定律可以很好地解釋長波長範圍內的現象，但當時並沒有一個統一的定律能夠適用於整個波長範圍。

普朗克是柏林大學的理論物理學教授，他多年來一直在研究這個問題，與他的同事們在柏林物理技術研究所用以精確測量黑體輻射的數據進行鬥爭。

數學權宜之計

為了找到一個能夠擬合實驗數據的數學公式，普朗克提出了一個大膽的假設：能量不是連續的，而只是以某個最小單位的整數倍存在。他將能量的最小單位設定為 E = hν（h 為普朗克常數，ν 為頻率），從而成功地推導出了與實驗數據完美吻合的輻射定律。

然而，普朗克本人並不認為這種「能量量子化」是一種物理現實。相反，他認為這只是一種用於推進計算的數學技巧，最終可以在經典物理學的框架內解釋。事實上，普朗克花費多年時間試圖在不使用量子化假設的情況下獲得相同的結果。對他而言，使用量子化假設是最後的手段，一種「絕望之舉」。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/butsuri1946/55/10/55_10_751/_article/-char/ja
（高田誠二，“普朗克量子理論百年紀念”，《日本物理學會雜誌》）
本文從科學史的角度探討了理論物理學家普朗克。當時，「量子力學」的框架甚至還不存在，因此值得注意的是，普朗克的量子化思想源自於他對熱力學的研究。

意料之外的回應

然而，1905年，阿爾伯特·愛因斯坦提出了光量子假說。為了解釋光電效應，愛因斯坦提出了一個理論，該理論進一步擴展了普朗克的想法，即光本身表現得像粒子（光量子）。

普朗克無法接受這種說法。他強烈反對將他出於數學便利而引入的概念視為物理現實。 1913年，在為愛因斯坦撰寫的柏林大學教授職位推薦信中，普朗克寫道：「愛因斯坦固守著光量子假說的錯誤觀念，但即便如此，他仍然是一位傑出的物理學家。」頗具諷刺意味的是，這位被認為是量子理論之父的人，卻否認了量子本身的存在。

此後，隨著玻爾原子模型的建立以及海森堡和薛丁格量子力學的出現，物理學迅速邁入了量子領域。普朗克始終未能完全理解他所開啟的這扇門之外的全新物理學。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/htsj1999/44/186/44_186_46/_pdf
（如本文所提到的，普朗克對家人以外的人非常謙虛，甚至似乎都沒有給這個常數起個名字，例如「普朗克常數」。

艱難時期

此後，普朗克的生活並非一帆風順：他在第一次世界大戰中失去了次子卡爾，隨後又接連失去了雙胞胎女兒。然而，他一生中最艱難的時期是在納粹政權統治下的經歷。

普朗克於1930年至1937年擔任德皇威廉協會主席。隨著猶太科學家一個接一個地被驅逐，普朗克盡力保護他們，但他的能力也有限。 1933年，普朗克與希特勒會面，抗議驅逐猶太科學家的政策，但希特勒置若罔聞。

然而，普朗克還是留在了德國。當時許多科學家都在逃離這個國家，但他認為，如果他離開，留下來的人處境會更糟。 1944年，普朗克遭遇了難以想像的悲劇：他的小兒子埃爾溫因參與暗殺希特勒的行動而被處決。當時普朗克已經86歲。

戰爭末期，普朗克在柏林的住所毀於空襲，他被迫撤離。他的許多書籍和研究資料也隨之遺失。戰後，普朗克受到盟軍的保護，移居哥廷根。

令人驚嘆的是，這位年邁的物理學家仍在繼續工作。 1946年，88歲的普朗克收到倫敦皇家學會的邀請，參加牛頓誕辰300週年紀念活動。從戰後德國前往昔日的敵國英國並非易事，但普朗克獨自一人前往英國參加了慶典。一位年邁的科學家獨自從滿目瘡痍的故土遠渡重洋，這一景像或許象徵著科學超越國界和政治的真理。

在倫敦，普朗克受到了英國科學家的熱烈歡迎。儘管戰爭的創傷依然歷歷在目，科學界仍然對這位偉大的物理學家表示了敬意。這將是普朗克一生中最後一次重要的旅程。

1947年10月4日，馬克斯‧普朗克在哥廷根逝世，享年89歲。隔年，也就是1948年，為了紀念他，原先的威廉皇帝學會改名為馬克斯‧普朗克學會。如今，作為德國最大的研究機構，它由86個研究所組成，並繼續以普朗克的名字開展工作。

https://www.mpg.de/en（馬克斯普朗克研究所網站）

你不知道知識能帶給你什麼幫助。

普朗克的量子假說以他從未想像過的方式成為了 20 世紀物理學的基礎，其影響是不可估量的，從量子力學和量子電磁學到現代半導體技術、雷射和量子電腦。

這或許能說明科學研究的本質特徵。一個為解決某個問題而提出的概念，在完全不同的背景下可能具有重要的意義。研究者最初認為只是數學上的便利，但後來可能被發現具有深遠的物理意義。有時，甚至發現者本人也無法理解其發現的真正意義。

沒有人知道知識和發現將如何影響未來。當普朗克研究黑體輻射的實驗數據時，他或許從未想過自己會創造出驅動現代智慧型手機和電腦的原理。事實上，他甚至希望避免使用自己提出的那些概念。

科學史上充滿了這種意想不到的發展，也許就在此刻，在某個實驗室裡，有些人認為只是計算上的微調，卻可能在幾十年後改變世界。