回望20世紀：總論 / 閱讀《現代心靈》(3)－馬克斯・普朗克

 回望20世紀：總論 / 閱讀《現代心靈》(3)－馬克斯・普朗克

 

在古典物理學概念裡，能量是連續的，可以被分成任意小的量。在熱力學中，黑體(Black body)，是一個理想化的物體，它能夠吸收外來的全部電磁輻射，並且不會有任何的反射與透射。隨著溫度上升，黑體所輻射出來的電磁波與光線則稱做黑體輻射。對於人的視覺而言，黑體在700K以下時看起來是黑色的，這是由於在700K之下的黑體所放出來的輻射能量很小且輻射波長在可見光範圍之外。若黑體的溫度高過上述的溫度的話，黑體則不會再是黑色的了，它會開始變成紅色，並且隨著溫度的升高，而分別有橘色、黃色、白色等顏色出現，即黑體吸收和放出電磁波的過程遵循了光譜，其軌跡為「普朗克軌跡」(或稱為黑體軌跡)。黑體輻射實際上是黑體的熱輻射。在黑體的光譜中，由於高溫引起高頻率即短波長，因此較高溫度的黑體靠近光譜結尾的藍色區域而較低溫度的黑體靠近紅色區域。

在室溫下，黑體放出的基本為紅外線，但當溫度漲幅超過了百度之後，黑體開始放出可見光，根據溫度的升高過程，分別變為紅色，橙色，黃色，白色和藍色。當黑體變為白色的時候，它同時會放出大量的紫外線。

在前人累積的物理學基礎上，如1887年，赫茲(Heinrich Hertz)發現了電波(無線電)，約瑟夫・湯姆森(Joseph Thomson)通過他的「陰極射線管實驗」－從陰極噴發並被陽極吸引的微小粒子，發現了「電子」(electron)；現代量子物理學之父－德國物理學家普朗克(Max Planck, 1858－1947)進行了「黑體實驗」，推翻了自牛頓以來「能量發射是連續的」觀點。1990年，他在「柏林物理學會」的演講中，提出了「普朗克常數(h)」(Planck’s constant)－一個計算黑體輻射的方程式，他的實驗結果是：「雖然特定顏色的光的能量束是一樣的，但比如說紅光，其能量束就要小於黃光、綠光或藍光。當一個物體開始受熱時，它先發出能量束較小的光。隨著受熱增加，它就能發出能量束相對較高的光。普朗克將這種非常小的能量束定義為建構整個宇宙的基本且不可分割的組成單位(能量輻射)，普朗克將其稱為「量子」(quantum)」(頁，052)。 

然而，天才革命性的思想和理論，即使在專家圈子裡也未必有人懂。普朗克的理論，「不但沒有人贊同，也沒有人反對」(頁，053)。「所以，當他在柏林物理學會提出這些最新理論時，他得到的是禮貌性的沉默」(頁，053)。直到四年之後，才在愛因斯坦身上得到革命性的發展。 

依據香港大學余海峯博士(《物理雙月刊》)的文章，普朗克雖然在量子物理學上獲得了卓越的成就，但普朗克的家庭悲劇卻是一般人所難以承受。「1887年，普朗克與青梅竹馬的馬莉(Marie)結婚，兩人生下四個孩子。可是在1909年，瑪莉卻因肺癆過世。兩年後，普朗克再與他的表妹瑪加(Marga)結婚，生下第五個孩子。1914年，第一次世界大戰爆發，普朗克的次子艾連(Erwin)被法軍監禁，長子卡爾(Karl)在凡爾登戰役戰死。之後，他的一對孖生(孿生)女兒因難產死去，而艾連最後亦因在1944年暗殺希特勒失敗而被處死。我們根本無法想像普朗克承受的傷痛有多大。普朗克寫給希特勒的信。他懇求希特勒看在他已87歲，年事已高，放過他的兒子艾連。艾連在1945年1月23號被處決，普朗克痛不欲生，兩年後逝世」(https://pb.ps-taiwan.org/catalog/ins.php?index_m1_id=2&index_id=135)。