中外科学家发明家丛书:普郎克- 第3节

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五、科学的传播者和倡导者　



　　　　物理学家A。派斯曾经比较过早期量子理论的三位大师，他指出：普朗克　

是一位正规的大学教授，他讲过许多课程，培养了许多哲学博士；爱因斯坦　

是个喜欢单独工作的人，他一生讲课很少，也没有培养过研究生；玻尔总是　

和许多人一起工作，他不讲课，只开讨论会，他也不带研究生，只培养“博　

士后”人员。　

　　　　　早在上中学时，普朗克曾经代替数学教师上过几星期的课，那时他就已　

经对教学工作很感兴趣了。在慕尼黑大学，普朗克当了五年讲师。　

　　　　　1885年5月12日，普朗克被委任为基尔大学理论物理学特约教授，主　

讲理论物理。　

　　　　　同时，这个职位使他获得了2000马克的年薪，因此他才得以和少年时代　

的女友、慕尼黑一位银行家的女儿玛丽·默尔克结婚，建立一个美满的家庭。　

　　　　　除了授课之外，普朗克仍致力于研究热力学，对“第二定律”再度进行　

了探讨。他对能的概念提出了新的理论解释，并力图把它的应用范围扩大到　

对稀释溶液和热电学领域。他把研究成果编成《普通热化学原理》和《热力　

学讲义》两本专集，使后人受益匪浅。　

　　　　　1888年11月29日，普朗克应柏林大学的聘请前往任教。第二年春天，　

基尔霍夫教授逝世，普朗克接替他的教职兼任新设的物理研究所所长。1892　

年，普朗克被提升为正教授，直至1926年退休。　

　　　　在柏林，大学讲课成了他经常性的工作。他的讲课遍及力学、流体力学、　

电动力学、光学、热力学和分子运动论，一般每六个学期轮流一次。他的讲　

课内容都经过精心设计，安排清楚而有条理。例如印度物理学家S。N。玻色曾　

经谈道，听了普朗克的讲课，才知道物理学是那样一个理论体系，在该体系　

中，整个课题可以从统一的立脚点并根据最少的假设来展开。普朗克根据自　


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己的讲课编写了一套理论物理学的书，这套书也成为了名著。　

　　　　　在他40年的教学生涯中，培养了20名哲学博士，其中许多人成了很有　

成就的物理学家，有两个人后来获得诺贝尔奖［劳厄（Laue）和玻特（Bathe）］，　

另有一个，成为著名的哲学家，即M。石里克。　

　　　　　在带研究生时，普朗克主张让学生们自由发展。也许正是这种态度造成　

了他的学生研究课题比较分散，以至没有形成一个有特色的学派。　

　　　　　　“结果形成这样的情况。”马克斯·冯·劳厄指出，“即在普朗克的身　

边准备考博士的研究生相当少。他期望他们自修，他在准备自己的学位论文　

时表现了这种自修的精神。”但是如果说普朗克不甚注意自己的学生发展过　

程的形式的话，那么总的说来他仍然是科学青年的教育者。　

　　　　　　“我亲眼看见几代人成长起来了，”他在自己80寿辰纪念日说道，“我　

有权利这么说：许多学生把我能够给予他们的东西大部分还给了我。我可以　

列举许多名字，但我不愿造成这样的印象，似乎我要高抬一些人和贬低一些　

人。有一个名字，我仍然想在这里指出来——这就是马克斯·冯·劳厄，我　

最亲近的学生，他不仅成了物理学家，而且成了我亲密的和忠实的朋友。”　

在场的所有的人都清楚地知道，普朗克很为自己的学生感到自豪。　

　　　　　普朗克主张妇女应有受高等教育的权利。在他任柏林大学校长的一年　

　（1913—1914），在该校求学的女学生约有770人，而当时全德国的女学生　

才3700人，这个数字仅占大学生总人数的6％。他也特别赏识奥地利著名女　

物理学家L。迈内特的才能，曾有意去维也纳大学任教，后因柏林大学竭力挽　

留而没有去成，但他终究利用自己的威望，把迈内特请到柏林当了他的助教。　

　　　　　当他成了德国科学界的泰斗时，普朗克用他那永远极端负责的精神领导　

了德国科学的发展。他经常无微不至地关心各学术单位的款项分配和人员调　

配之类的具体工作，在德国物理学会的刊物（Annalen　Der　Physik）的审稿　

方面也进行了持久的、辛勤的工作。此外，他还关心过中学物理教学的改革，　

对大学普通物理学的教学也提出过改进意见。　

　　　　　普朗克退休以后，经常到各地去讲演。关于他作为一个讲演者的情况，　

他的一位听众留下了有趣的见证：“普朗克住在相当远的格吕内瓦尔德，他　

乘市区火车到柏林去。他乘坐的列车常常同我乘坐的发自夏洛膝堡的列车平　

行行驶，于是我能够看见普朗克坐在挤满了服务员和女售货员的车厢里，他　

在聚精会神地作讲演的笔记。他在讲演时不用提要。他从不讲错，也不嗫嚅。　

他偶尔掏出笔记本，目光扫一下黑板之后，说一声：　‘对！’于是又把笔记　

本收藏起来。他是我曾经听过的最优秀的报告人。他没有任何特别的习惯，　

唯一例外的是：他在自己面前平行放着两支粉笔，当他不写字时，不时调换　

两支粉笔的位置。”　

　　　　　直到晚年，在战时和战后的那些困难而混乱的年月中，他还作了许多巡　

回演讲，向广大听众阐述了自己关于科学、哲学、道德和宗教等问题的观点。　

为了作平生最后一次演讲，他不得不在一月份的寒冷中乘了没有取暖设备的　

火车前往演讲地点。有人问他这是图的什么，他说：“在89岁的老年，我不　

能再在科学上有所创造了；留给我的只有一种可能，那就是通过在这儿或那　

儿重复我的讲话来追踪我的工作为我准备了的方向，以满足那些为真理和知　

识而奋斗着的人们的愿望，特别是青年们的愿望。”　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　六、基本作用量子和原子时代　


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　　　　　1945年的夏天通常被认为是原子时代的开端，那时在北美洲沙漠中进行　

了原子武器的第一次技术实验，并用这种武器去轰炸日本的两座大城市——　

广岛和长崎。然而原子武器的原理是在这以前45年，在德国柏林大学尊定　

的。　

　　　　　众所周知，普朗克的黑体辐射理论，使他成为人类文化史上的不朽人物。　

　　　　　90年代末期，奥托·卢麦尔和恩斯特·普林格斯海姆在帝国技术物理研　

究所进行了实验，以使更精确地测定黑体辐射。这些实验成了普朗克的划时　

代的发现的出发点。亨里希·鲁宾斯和费尔丁南德·库尔鲍姆在同一个研究　

所作长波辐射实验时，特别是作长石和石盐红外残存辐射实验时所取得的测　

量结果，对从理论上论证普朗克量子公式，具有决定性的意义。　

　　　　　1900年10月19日，库尔鲍姆向柏林物理学会报告了这些实验。普朗克　

在会议前几天得知了鲁宾斯和库尔鲍姆的实验结果，于是在事先准备好的讨　

论意见中提出一个新的辐射公式，他认为，这个公式有助于消除表现出来的　

不相符合之处。　

　　　　　普朗克的意见是以《论维恩光谱方程的完善》为题公布在《德国物理学　

会通报》上的。这篇只有三页的短文在方法论上带有形成发现的痕迹。文中　

给出的辐射公式在长波辐射和高温条件下符合库尔鲍姆和鲁宾斯的实验数　

据；在短波和低温条件下，该公式成为维恩定律，因而维恩定律具有了有限　

定律的性质。　

　　　　　对普朗克方程式的验证，证实了这个方程式同实验数据完全符合。鲁宾　

斯在会议后的当天晚上马上对新的辐射公式同现有的测量进行了仔细的核　

对，第二天早晨即向普朗克报告了这个情况。　

　　　　　普朗克凭他在热力学中的无与伦比的鉴别力通过半经验的方法找到了自　

己的公式。他本人则把这个公式看作是一个“成功推测的中间公式”。现在，　

问题在于理论上论证这个公式了。　

　　　　　普朗克后来称这项工作是他一生中最繁重的工作。他在这项工作过程中　

得出一个非常惊人的结论，他发现：他的毫无疑问地、正确地反映现实的方　

程式，只有在一种崭新的观念中才是正确的，即只有当假定在辐射过程中能　

量不是以任何数量，而是以已知的不可分的份额——“量子”——非连续地　

释放或吸收时才是正确的。　

　　　　　这个最小份额能量的总和，可用相应种类辐射的振荡频率和普朗克引入　

科学中的、用著名符号h所表示的通用自然常数来讲算之。他把这个常数称　

为“基本作用量子”或“作用单元”。今天，人们通常称这个常数为普朗克　

常数。　

　　　　　从理论上论证和推导出辐射公式，占用了他相当多的时间。　

　　　　　1900年2月14日，在位于国会大厦附近的赫尔姆霍茨研究所召开了德　

国物理学会会议。在会议上，普朗克报告了他的革命性的发现。他那九页篇　

幅的推论很快以《正常光谱中能量分布定律的理论》为题发表在物理学的刊　

物上。　

　　　　　普朗克叙述了一种“新的、非常简单的方法”，利用这种方法，“即使　

不知道光谱公式甚或某种理论，也可以借助于一个自然常数从数量上计算出　

给定能量按正常光谱分别颜色的分布，然后用第二个自然常数计算出给定能　

量按这种能量辐射的温度的分布。”　


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　　　　　第一个自然常数是基本作用量子h。另一个自然常数，它也是普朗克首　

先计算出来的，并以k表示的自然常数，被公认命名为“玻尔兹曼常数”，　

尽管玻尔兹曼本人并未提出过这样的常数，也未给自己提出过论该常数数值　

的问题。　

　　　　　如果说作用量子概论还没有建立真正的量子论的话，那么正如普朗克多　

次强调的那样，1900年12月14日仍然是奠定了量子论基础的纪念日。　

　　　　　普朗克的量子公式对原子物理学来说也是很重要的。该公式准确地计算　

出原子量的绝对值，并确定奥地利物理学家劳施米特于1895年提出的第一个　

可靠数值。利用这个数值能计算出克原子中，即相当于原子量的物质中所包　

含的原子数目。只有在普朗克的发现之后，才能确实地说：原子具有多大的　

　“重量”。海森堡写道：“普朗克理论的第一个无可争辩的巨大成就就在于　

此。”　

　　　　　基本作用量子的发现和量子论的论证，在一定程度上可以认为是本世纪　

初柏林白炽灯工业的理论上的副产品。德国白炽灯工业当时急剧扩大，它需　

要精密科学原理来制造具有尽可能高的发光效率的光源。旧的碳丝灯的容量　

是有限的，它们不可能同仍然占优势的煤气照明设备进行有效的竞争。只有　

根本的改革才能有助于问题的解决。一些实验也属于这一类的工作，这些实　

验的结果成了普朗克在自己推理和计算中的出发点。因此，不能不想起弗里　

德里希·恩格斯在1894年的一封信中所阐述的思想：“社会