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1858年4月23日:普朗克出生

1858年4月23日:普朗克出生



马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克(德语:Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858年4月23日—1947年10月4日),出生于德国荷尔施泰因,德国著名物理学家、量子力学的重要创始人之一。

普朗克和爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家。他因发现能量量子化而对物理学的又一次飞跃做出了重要贡献,并在1918年荣获诺贝尔物理学奖。

1874年,普朗克进入慕尼黑大学攻读数学专业,后改读物理学专业。1877年转入柏林大学,曾聆听亥姆霍兹和基尔霍夫教授的讲课,1879年获得博士学位。1930年至1937年任德国威廉皇家学会的会长,该学会后为纪念普朗克而改名为马克斯·普朗克学会。

从博士论文开始,普朗克一直关注并研究热力学第二定律,发表诸多论文。大约1894年起,开始研究黑体辐射问题,发现普朗克辐射定律,并在论证过程中提出能量子概念和常数h(后称为普朗克常数,也是国际单位制千克的标准定义),成为此后微观物理学中最基本的概念和极为重要的普适常量。

1900年12月14日,普朗克在德国物理学会上报告这一结果,成为量子论诞生和新物理学革命宣告开始的伟大时刻。由于这一发现,普朗克获得了1918年诺贝尔物理学奖。

热力学

普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。此后,他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。普朗克在物理学上最主要的成就是提出著名的普朗克辐射公式,创立能量子概念。

19世纪末,人们用经典物理学解释黑体辐射实验的时候,出现了著名的所谓“紫外灾难”。虽然瑞利(1842-1919)、金斯,J.H.(1877-1946)和维恩(1864-1928)分别提出了两个公式,企图弄清黑体辐射的规律,但是和实验相比,瑞利-金斯公式只在低频范围符合,而维恩公式(维恩位移定律)只在高频范围符合。普朗克从1896年开始对热辐射进行了系统的研究。他经过几年艰苦努力,终于导出了一个和实验相符的公式。

他于1900年10月下旬在《德国物理学会通报》上发表一篇只有三页纸的论文,题目是《论维恩光谱方程的完善》,第一次提出了黑体辐射公式。12月14日,在德国物理学会的例会上,普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中,他激动地阐述了自己最惊人的发现。

他说,为了从理论上得出正确的辐射公式,必须假定物质辐射(或吸收)的能量不是连续地、而是一份一份地进行的,只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子,辐射频率是ν的能量的最小数值ε=hν。其中h,普朗克当时把它叫做基本作用量子,后来被命名为普朗克常数,它标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”。

1906年普朗克在《热辐射讲义》一书中,系统地总结了他的工作,为开辟探索微观物质运动规律新途径提供了重要的基础。

1918年,普朗克得到了物理学的最高荣誉奖——诺贝尔物理学奖。1926年,普朗克被推举为英国皇家学会的最高级名誉会员,美国选他为物理学会的名誉会长。

1930年,普朗克被德国科学研究的最高机构威廉皇家促进科学协会选为会长。普朗克的墓在哥庭根市公墓内,其标志是一块简单的矩形石碑,上面只刻着他的名字,下角写着:尔格·秒。他的墓志铭就是一行字:h=6.63×10^-34J·S,这也是对他毕生最大贡献:提出量子假说的肯定。

普朗克常量

普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律,即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克对于这一问题的研究已有6个年头了,今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律,这一定律与最新的实验结果精确符合(后来人们称此定律为普朗克定律)。

然后,普朗克指出,为了推导出这一定律,必须假设在光波的发射和吸收过程中,物体的能量变化是不连续的,或者说,物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。为此,普朗克还引入了一个新的自然常数h=6.626196×10^-34 J·s(即6.626196×10^-27erg·s,因为1erg=10^-7J)。这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数h被称为普朗克常数(也是千克标准定义)。

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