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皇帝 | 2019-4-23 11:24:46

量子力學發展之初,並非像古典力學那樣由牛頓一人獨挑大樑,相反地,它是陸續匯集了許多物理學家的貢獻才奠下根基。不過我們若往回追溯,會發現在那源頭處,站著的是德國物理學家普朗克一人,他拋出「量子」這個前所未有的概念,因而開啟了一場翻天覆地的科學革命。

其實普朗克最先展露的是音樂天分,他除了能彈奏多種樂器,還會作曲,不過他還是較傾心於物理。但在向一位物理學教授徵詢意見時,竟被告誡:「這門科學中的一切都已經被研究了,只有一些不重要的空白需要被填補」,勸他不要研究物理。幸而他沒被說服,否則量子力學不知要晚多久才會誕生。

當時有個黑體輻射的問題一直無法解決。科學家將一個密閉的金屬容器開一個極小的孔,加熱金屬容器後,從小孔輻射出來的光就相當於黑體輻射。按照能量均分定律,金屬容器內的輻射應該要平均分配於各種波長的電磁波,但波長越短的電磁波能量越強,也就是說,稍微加熱就會產生致命的γ射線,這顯然與事實不符。這個荒謬的「紫外災變」現象難倒了所有物理學家。

當時有兩個描述黑體輻射的理論:從熱力學出發的「維因定律」只適用於高頻區段;結合電磁學的「瑞利─金斯定律」則在中低頻的區段與數據吻合。普朗克研究這兩個定律後,發現解決之道在於放棄「能量的變化是連續的」這個傳統認知,只要假設能量像粒子般有最小不可分割的基本單位,就可以得出正確的黑體輻射定律。

1900年底,普朗克發表他的大膽假說,並給出著名的公式:

E=hν

每個光量子的能量等於其頻率乘以一個固定的常數。這個常數h就稱為普朗克常數;它非常的小,小到只有10^-34,但卻是個巨大的里程碑,從此揭開量子革命的序幕。

但畢竟量子這個觀念太驚世駭俗,必須等到愛因斯坦於1905年用它成功解釋光電效應,並由密立根於1916年以實驗證實光電效應後,普朗克才終於在1918年獲頒諾貝爾物理獎。

不過普朗克本人卻一直無法接受量子力學。他認為量子的概念只是便於描述能量吸收與發射的過程,而非真的把光當成是粒子。於是到頭來他與愛因斯坦一樣,雖然身為量子力學的催生者,卻始終無法接受愈來愈脫離古典因果論的量子理論。普朗克晚年回顧一生努力,便感嘆道:「我嘗試將基本的量子作用納入古典理論中,然而長年的曠日廢時只是徒勞,被大部分同仁當成悲劇看待。」

其實他的一生何嘗不是悲劇。大兒子死於第一次世界大戰戰場;二兒子因意圖暗殺希特勒而被處死;兩個女兒先後因難產而亡。四個子女全部死於非命,住家毀於盟軍空襲,所有藏書與研究筆記付之一炬。國破,家亡;支撐他的,只剩復興德國科學的使命。1947年10月4日,大戰結束兩年後,普朗克因病過世,享年89歲。德國最高研究機構改名為普朗克研究院,他的姓氏更將隨著普朗克常數永遠流傳。

資料引用於:http://history.pansci.asia/

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皇帝 | 2019-4-23 11:27:56

1933年納粹上台時普朗克74歲,他目睹了許多猶太人朋友和同事們被驅逐出他們的工作崗位,並被羞辱,數以百計的科學家被迫離開了德國。

普朗克嘗試用「堅持到底,繼續工作」的口號,請求正在考慮移民國外的科學家們不要離開德國,並成功說服了其中的部分人留在了德國。

而對於猶太人化學家弗里茨·哈伯受到了不公正待遇,普朗克則直接去找希特勒提出抗議,但是一無所獲,哈伯最終於1934年死於流亡生活中。

普朗克竭盡全力,使得一些猶太人科學家能夠在一段時間內在威廉皇家學會的研究所內繼續工作。1936年,普朗克結束了威廉皇家學會主席的任期,在納粹的威脅之下,他放棄參加連任的選舉。
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皇帝 | 2019-4-23 11:34:39

二戰結束後,在恩斯特·特爾朔的領導下,威廉皇家學會在哥廷根得到重建,由普朗克擔任其委員會主席,1946年4月1日由從英國獲釋回國的奧托·哈恩接替。

由於英國占領當局堅持要更換學會的名稱,該學會於1946年9月11日改名馬克斯·普朗克學會,普朗克被任命為名譽主席。

1946年7月,普朗克作為唯一一位被邀請的德國人,參加了皇家學會紀念牛頓誕辰300周年的慶典。

馬克斯·普朗克學會(台灣譯為普朗克研究院)共有32名研究員獲得諾貝爾獎,協會標誌為羅馬神話中的智慧女神蜜涅瓦。

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