普朗克 德國物理學(xué)家.1900年為了克服經(jīng)典物理學(xué)對黑體輻射現(xiàn)象解釋上的困難,創(chuàng)立了物質(zhì)輻射(或吸收)的能量只能是某一最小能量單位(能量量子)的整數(shù)倍的假說,即量子假說,對量子論的發(fā)展有重大影響.在熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)方面,如關(guān)于熱力學(xué)定律的表述、非平衡態(tài)理論等,都有一定貢獻(xiàn).
一、生平簡介
普朗克M.(Max Planck1858～1947)近代偉大的德國物理學(xué)家,量子論的奠基人.1858年4月23日生于基爾.1867年,其父民法學(xué)教授J.W.von普朗克應(yīng)慕尼黑大學(xué)的聘請任教,從而舉家遷往慕尼黑.普朗克在慕尼黑度過了少年時期,1874年入慕尼黑大學(xué).1877～1878年間,去柏林大學(xué)聽過數(shù)學(xué)家K.外爾斯特拉斯和物理學(xué)家H.von亥姆霍茲和G.R.基爾霍夫的講課.普朗克晚年回憶這段經(jīng)歷時說,這兩位物理學(xué)家的人品和治學(xué)態(tài)度對他有深刻影響,但他們的講課卻不能吸引他.在柏林期間,普朗克認(rèn)真自學(xué)了R.克勞修斯的主要著作《力學(xué)的熱理論》,使他立志去尋找象熱力學(xué)定律那樣具有普遍性的規(guī)律.1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)得博士學(xué)位后,先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教.1888年基爾霍夫逝世后,柏林大學(xué)任命他為基爾霍夫的繼任人(先任副教授,1892年后任教授)和理論物理學(xué)研究所主任.1900年,他在黑體輻射研究中引入能量量子.由于這一發(fā)現(xiàn)對物理學(xué)的發(fā)展作出的貢獻(xiàn),他獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎.
自20世紀(jì)20年代以來,普朗克成了德國科學(xué)界的中心人物,與當(dāng)時德國以及國外的知名物理學(xué)家都有著密切聯(lián)系.1918年被選為英國皇家學(xué)會會員,1930～1937年他擔(dān)任威廉皇帝協(xié)會會長.在那時期,柏林、哥廷根、慕尼黑、萊比錫等大學(xué)成為世界科學(xué)的中心,是同普朗克、W.能斯脫、A.索末菲等人的努力分不開的.在納粹攫取德國政權(quán)后,以一個科學(xué)家對科學(xué)、對祖國的滿腔熱情與納粹分子展開了,為捍衛(wèi)科學(xué)的尊嚴(yán)而斗爭.1947年10月4日在哥廷根逝世.
二、科學(xué)成就
①普朗克早期的研究領(lǐng)域主要是熱力學(xué).他的博士論文就是《論熱力學(xué)的第二定律》.此后,他從熱力學(xué)的觀點對物質(zhì)的聚集態(tài)的變化、氣體與溶液理論等進(jìn)行了研究.
②提出能量子概念
普朗克在物理學(xué)上最主要的成就是提出著名的普朗克輻射公式,創(chuàng)立能量子概念.
19世紀(jì)末,人們用經(jīng)典物理學(xué)解釋黑體輻射實驗的時候,出現(xiàn)了著名的所謂“紫外災(zāi)難”.雖然瑞利、金斯(1877—1946)和維恩(1864—1928)分別提出了兩個公式,企圖弄清黑體輻射的規(guī)律,但是和實驗相比,瑞利-金斯公式只在低頻范圍符合,而維恩公式只在高頻范圍符合.普朗克從1896年開始對熱輻射進(jìn)行了系統(tǒng)的研究.他經(jīng)過幾年艱苦努力,終于導(dǎo)出了一個和實驗相符的公式.他于1900年10月下旬在《德國物理學(xué)會通報》上發(fā)表一篇只有三頁紙的論文,題目是《論維恩光譜方程的完善》,第一次提出了黑體輻射公式.12月14日,在德國物理學(xué)會的例會上,普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報告.在這個報告中,他激動地闡述了自己最驚人的發(fā)現(xiàn).他說,為了從理論上得出正確的輻射公式,必須假定物質(zhì)輻射(或吸收)的能量不是連續(xù)地、而是一份一份地進(jìn)行的,只能取某個最小數(shù)值的整數(shù)倍.這個最小數(shù)值就叫能量子,輻射頻率是ν的能量的最小數(shù)值ε=hν.其中h,普朗克當(dāng)時把它叫做基本作用量子,現(xiàn)在叫做普朗克常數(shù).普朗克常數(shù)是現(xiàn)代物理學(xué)中最重要的物理常數(shù),它標(biāo)志著物理學(xué)從“經(jīng)典幼蟲”變成“現(xiàn)代蝴蝶”.1906年普朗克在《熱輻射講義》一書中,系統(tǒng)地總結(jié)了他的工作,為開辟探索微觀物質(zhì)運動規(guī)律新途徑提供了重要的基礎(chǔ).
三、趣聞軼事
①啟蒙老師
普朗克走上研究自然科學(xué)的道路,在很大程度上應(yīng)該歸功于一個名叫繆勒的中學(xué)老師.普朗克童年時期愛好音樂,又愛好文學(xué).后來他聽了繆勒講的一個動人故事：一個建筑工匠花了很大的力氣把磚搬到屋頂上,工匠做的功并沒有消失,而是變成能量貯存下來了；一旦磚塊因為風(fēng)化松動掉下來,砸在別人頭上或者東西上面,能量又會被釋放出來,……這個能量守恒定律的故事給普朗克留下了終生難忘的印象,不但使他的愛好轉(zhuǎn)向自然科學(xué),而且成為他以后研究工作的基礎(chǔ)之一.
②“普朗克行星”
普朗克進(jìn)入科學(xué)殿堂以后,無論遇到什么困難,都沒有動搖過他獻(xiàn)身于科學(xué)的決心.他的家庭相繼發(fā)生過許多不幸：1909年妻子去世,1916年兒子在第一次世界大戰(zhàn)中戰(zhàn)死,1917年和1919年兩個女兒先后都死于難產(chǎn),1944年長子被希特勒處死.但是普朗克總是用奮發(fā)忘我的工作抑制自己的感情和悲痛,為科學(xué)做出了一個又一個重要的貢獻(xiàn).
他一生發(fā)表了215篇研究論文和7部著作,其中包括1959年所著的《物理學(xué)中的哲學(xué)》一書.
在普朗克誕辰80周年的慶祝會上,人們“贈給”他一個小行星,并命名為“普朗克行星”.1946年他雖然體弱,但卻非常高興地出席了皇家學(xué)會的紀(jì)念牛頓的集會.
③墓碑號刻著他的名和h的值
普朗克為人謙虛,作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn).在1918年4月德國物理學(xué)會慶賀他60壽辰的紀(jì)念會上,普朗克致答詞說：“試想有一位礦工,他竭盡全力地進(jìn)行貴重礦石的勘探,有一次他找到了天然金礦脈,而且在進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)它是無價之寶,比先前可能設(shè)想的還要貴重?zé)o數(shù)倍.假如不是他自己碰上這個寶藏,那么無疑地,他的同事也會很快地、幸運地碰上它的.”這當(dāng)然是普朗克的謙虛.洛侖茲在評論普朗克關(guān)于能量子這個大膽假設(shè)的時候所說的話,才道出了問題的本質(zhì).他說：“我們一定不要忘記,這樣靈感觀念的好運氣,只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到.”
1947年10月3日,普朗克在哥廷根病逝,終年89歲.德國政府為了紀(jì)念這位偉大的物理學(xué)家,把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所.
普朗克的墓在哥庭根市公墓內(nèi),其標(biāo)志是一塊簡單的矩形石碑,上面只刻著他的名字,下角寫著：h=6.62×10-27爾格·秒.