普朗克和量子理论
普朗克对物理学的执着造就了20世纪最伟大的物理学家之一,为人类打开了现代物理学的大门。他曾说:“外部世界是独立于我们之外的绝对存在,而我认为探索这种绝对存在的适用规律是最崇高的科学研究任务。”一个年轻人可以无视一个著名数学家的建议,可见当时普朗克对科学的热爱。1918年4月,爱因斯坦在柏林物理学会举办的普朗克60岁生日庆祝会上发表演讲说:“在科学的殿堂里生活着形形色色的人,其中许多人只是因为科学而给予他们非凡的智力愉悦,还有许多人纯粹是功利主义者。如果把这两类人去掉,里面还剩下一些人,我们普朗克就是其中之一,这也是我们爱他的原因。”他是物理学最虔诚的信徒。
如果说19世纪的物理学大厦是牛顿等人写的,那么整个建立在经典物理学基础上的大厦则是从普朗克对黑体辐射的研究开始的。黑体辐射的问题在于长短波段。不同的波段用不同的公式以近似的方式表示,谁也无法推导出将整个波段拟合在一起的公式。作为热力学科学家,普朗克最伟大的信仰之一就是能量守恒定律。然而,当普朗克希望借助传统热力学知识通过实验解决黑体辐射问题时,像灵丹妙药一样的能量守恒定律未能帮助他走向成功。他不得不求助于统计学。他引入了量子,也就是说,
导出了各部分的能量,导出了符合全带的公式。当时,科学家认为能量是连续可变的。怎么可能是量子呢?这无疑让整个物理楼开始摇晃。即使是自己提出这个公式的普朗克,也很难相信这个结论。普朗克迷路了。作为经典物理学的忠实信徒,他深陷困境。
量子假说是物理学进入新的发展阶段的标志,为现代物理学基础理论的建立奠定了新的基础。虽然普朗克在自己的量子假说面前有时会犹豫和失落,但作为一个伟大的物理学家,他并没有失去崇高的科学品质和精神。普朗克相信科学,但他并不迷信科学。就在他提出量子假说后,他甚至预言未来会出现量子力学。就在提出量子假说后,普朗克向他6岁的孩子解释意义时说:“今天,我有了一个发现,和牛顿的发现一样重要!”然而,接受过经典物理严格训练的普朗克,却对自己的量子假说导致经典物理理论的“毁灭”感到难以言喻的悲哀,从而限制了他走出经典物理理论的界限。
普朗克虽然在提出量子假说上比较保守,但他有独特的科学眼光和远见。1905年6月,爱因斯坦提出了狭义相对论。当时世界上只有少数人能真正理解相对论,物理学界支持相对论第一权威。
这个人就是普朗克。普朗克也给了爱因斯坦其他的帮助和照顾。1913年夏天,普朗克去伯尔尼聘请爱因斯坦成为柏林科学院院士。如果没有德高望重的普朗克的支持和宣传,爱因斯坦和他的相对论不可能如此迅速地引起人们的注意,并在现代物理学中确立自己的地位。
一战伊始,德国学者发表了臭名昭著的《致文明世界宣言》,为德国的邪恶战争辩护,普朗克赫然在列。一战结束,德国战败,普朗克等多位学者公开向文明世界道歉宣言。不到十年,纳粹法西斯席卷德国,德国学者集体失忆,忘记前朝往事,重新追随“元首”。当爱因斯坦站出来反击纳粹的时候,很多科学家居然批评他“激进”。也许是普朗克的盲目爱国,让他成为德国受人尊敬的科学家,却没有发出正确的声音。正如德国物理学家埃沃德所说,“普朗克是个可悲的人物……”
即便如此,普明克对人类科学的贡献也是毋庸置疑的。1958年4月25日,在庆祝普朗克诞生100周年的纪念大会上,德国著名物理学家海森堡说:“在过去,许多领域给人一种非常混乱的感觉,但在普朗克一生的工作领域中,却呈现出一种简单而明亮的光芒。”