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  • 普郎克

    普郎克

    普朗克(MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858~1947)德國理論物理學(xué)家。量子論的奠基人之一。1858年4月23日生于基爾,少年時代在慕尼黑度過。在中學(xué)時他熱愛勞動。責(zé)任心強,聰慧勤奮,成績單上的評語是“盡管在班里年齡最小,但頭腦非常清醒而又邏輯性強”。有條不紊一絲不茍是他的作風(fēng)。

    人物簡介

    德國物理學(xué)家,創(chuàng)立的 量子理論,1918年的諾貝爾物理學(xué)獎得主。

    普朗克(MaxKarl ErnstLudwig Planck,1858~1947)德國理論物理學(xué)家。 量子論的奠基人之一。1858年4月23日生于 基爾,少年時代在 慕尼黑度過。在中學(xué)時他熱愛勞動。責(zé)任心強,聰慧勤奮,成績單上的評語是“盡管在班里年齡最小,但頭腦非常清醒而又邏輯性強”。有條不紊一絲不茍是他的作風(fēng)。1874年人慕尼黑大學(xué),1878年畢業(yè),次年獲該校哲學(xué)博士學(xué)位。1880~1885年在慕尼黑大學(xué)任教。1885~1888年任 基爾大學(xué)理論物理教授。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。由于1900年他在黑體輻射研究中引入能量量子,榮獲1918年諾貝爾物理學(xué)獎。

    量子論的誕生

    普朗克早年的科學(xué)研究領(lǐng)域主要是熱力學(xué)。他以熱力學(xué)的觀點對物質(zhì)聚集態(tài)的變化、氣體和溶液理論等進行了研究?墒遣痪,他了解到美國物理學(xué)家吉布斯早已做過這方面工作。于是,便把注意力轉(zhuǎn)向黑體輻射問題。1893~1896年維恩發(fā)表了他的對黑體輻射的研究成果,提出一個輻射密度P的分布公式,即維恩公式。這結(jié)果為當(dāng)時實驗所證實,但只有波長較短、溫度較低時才適合,而且立論的根據(jù)是通過與麥克斯韋分子速率幾率分布律類比而得的,不能完全令人信服。普朗克從1896年開始研究熱輻射的能量分布問題。

    普朗克想到一個特別有意義的問題:為什么理想黑體的光譜竟像萬有引力一樣與物質(zhì)成份的化學(xué)性質(zhì)無關(guān)?這里是否隱藏著更普遍的規(guī)律?他說:“這個所謂的正常能量分布代表著某種絕對的東西,既然在我看來,對絕對的東西所作的探求是研究的最高形式,因此我就勁頭十足地致力于解決這個問題了!彼殑(chuàng)性地將熵這個基本概念引入振子、電磁波能量分布等問題中,認(rèn)為黑體輻射的能量分布是最穩(wěn)定即熵值最大的分布。1900年6月,瑞利根據(jù)黑體空腔內(nèi)形成駐波及能量均分原理導(dǎo)出另一黑體輻射公式,其中的系數(shù)經(jīng)金斯修正,在長波部分與實驗很符合,即瑞利-金斯公式。普朗克由此受到啟發(fā),利用內(nèi)插法得出他的新公式,并于1900年10月19日在柏林德國物理學(xué)會提出報告《維恩輻射定律的改進》,第二天一早魯本斯(H.Rulens,1865~1922)就告訴他,這一公式與自己已作的實驗數(shù)據(jù)十分相符。普朗克沒有滿足于“僥幸揣測出來的內(nèi)插公式”,而是“致力于找出這個等式的真正的物理意義”。最后他終于接受了玻耳茲曼關(guān)于熵的統(tǒng)計詮釋,找到了S=klnW這一重要的普適公式,它代表了宏觀態(tài)與微觀態(tài)的結(jié)合,即所有微觀態(tài)的總組合是分立的集合,即必須假定物質(zhì)輻射的能量E是不連續(xù)的,是一份份出現(xiàn)的,只能是某一最小能量單位e的整數(shù)倍。這樣就可以解釋他推導(dǎo)出來的絕對黑體輻射的能量分布公式。而且他首先推出,其中h是普朗克常量并首先給出h和k的數(shù)值。s只比近代值約高3.5%。他認(rèn)為h、光速C和萬有引力常量G是三個重要的普適常量,作為定義質(zhì)量、長度、時間的自然單位制的基本量。1900年12月14日,他在德國物理學(xué)會宣讀了《關(guān)于正常光譜的能量分布定律的理論》,總結(jié)了上述理論。這一天成了量子論的誕生日。

    當(dāng)時普朗克對能量子e=hy的作用還重視不夠,他后來談到“企圖使基本作用量子與經(jīng)典理論調(diào)和起來的這種徒勞無功的打算,我持續(xù)了很多年(直到1915年)”。普朗克關(guān)于輻射系統(tǒng)與輻射場間不連續(xù)的量子交換概念,打破了經(jīng)典物理學(xué)的框架,掀起了本世紀(jì)物理學(xué)革命的風(fēng)暴,從而開辟了一個新紀(jì)元。

    普郎克

    其他成就

    在相對論方面,普朗克也作出了貢獻,他是最先理解和支持相對論的物理學(xué)家之一。1906年,他導(dǎo)出了相對論動力學(xué)方程,得出電子能量和動量的表達(dá)式,從而完成了經(jīng)典力學(xué)的相對論化。1906年他引入了“相對論”這個術(shù)語。1907年在狹義相對論的框架內(nèi)推廣了熱力學(xué)。

    1887年他還給出氣體和稀薄溶液中化學(xué)平衡定律的普遍推導(dǎo)。

    榮譽

    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)時國際上的知名物理學(xué)家都有著密切聯(lián)系。1894年當(dāng)選為柏林科學(xué)院院士。1912~1938年任常任秘書。1918年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員。1926年當(dāng)選為蘇聯(lián)科學(xué)院外籍院士。1930~1935年任威廉皇帝科學(xué)促進協(xié)會會長。為了表示對普朗克的崇敬,1945年以后,協(xié)會改名為馬克斯普朗克科學(xué)促進協(xié)會。

    個人作品

    普朗克一生著述甚多,有《普通熱化學(xué)概論》(1893)、《熱力學(xué)講義》(1897)、《能量守恒原理》(第二版1908)、《熱輻射理論》(1914)、《理論物理學(xué)導(dǎo)論》(共5卷1916~1930)、《熱學(xué)理論》(1932)、《物理學(xué)論文與講演集》(共3卷,1958)、《物理學(xué)的哲學(xué)》(1959)等。

    個人愛好

    普朗克一生除物理學(xué)外還喜好音樂和爬山運動。80歲和84歲高齡時還登上3000多米的高山大威尼迭格峰。二次大戰(zhàn)期間他為受迫害的猶太籍科學(xué)家提供過盡可能的支持與幫助。

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