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普朗克的墓地

时间:2020-10-18 15:33:37    来源:

我国学者赵鑫珊先生曾经到德国哥廷根市的公墓拜谒过德国物理学家普朗克(1858-1947)的墓地,结果让他大失所望。他后来在他写的《大自然神庙》一书里写道:“2004年初秋,我头一回造访德国哥廷根城市公墓的普朗克坟。很遗憾,墓碑没有把普朗克常数刻上。在那里,我足足站了一刻钟。我多么想看到碑石上有这个神奇的符号

当代人类文明大厦不能没有这个常数作为支撑。

普朗克的墓地给人一种孤独而苍凉的感觉,与普朗克生前伟大的贡献和崇高的地位相比,似乎很不相称。一般在科学家墓地的墓碑上大都刻有一些符号、图形,表明墓主一生最伟大的贡献:而普朗克所发现的普朗克常数h,是他一生最重大的发现。赵鑫珊先生说:“今天,一切够格的东、西方哲学家最好都去普朗克墓前站一站,或当他们打开量子物理学教科书的时候,务必都要久久思索一下普朗克常数h的哲学意义。”但是在普朗克的墓碑上,除了MaxPlanck(马克斯·普朗克)几个字还依稀可辨以外,就什么也没有了。

普朗克于1858年4月23日诞生在德国最北端的基尔市。1892年,34岁的普朗克被柏林大学聘为教授,这是当时德国科学家最盼望得到,却又最不容易争取到的一个高级职位。到了柏林大学以后,普朗克开始研究与煤块燃烧性能有关的物理学问题。

在19世纪末和20世纪初,由于炼钢工业和电力照明工业的迅速发展,人们急切需要了解煤的燃烧性能,以便让煤在燃烧时发出更多的热量,提高生产效率。但在研究中,却出现了一个大的麻烦

科学家想了解的是,比如说一块黑色的煤,在加热让它燃烧时它怎样吸收热,而当它自己燃烧时又如何放出热的?按照经典物理理论,煤在吸收和放出热量时,应该是一个连续的过程,就好比用水管子给水箱注水一样,水连续不断地注入水箱;当水箱放水时,水又连续不断地向外流。物理学家把这种连续不断的过程提升成一个原理,叫“连续性原理”。这就是说,在经典物理学中,所有事件发生时都应该遵守连续性原理,所有过程都应该连续不断地发生,不能跳跃式进行。“自然界无跳跃”,这是经典物理学的一块基石,也是社会科学的基本基石。例如我们前面讲到的经济学家马歇尔,也是以“自然界无跳跃”作为他研究经济学的基本出发点,在他的《经济学原理》中有这么一句题词:“自然界是不作跳跃的。”

如果根据能量连续性原理来研究煤的吸热放热问题,普朗克和许多著名物理学家发现:理论上得出的公式与实验观测得到的结果完全不相符合。虽然有好几位世界著名物理学家提出补救的办法,但都于事无补。我们知道,一个科学理论能不能被大家承认,最关键的是理论要与实验结果一致才行。否则,大家是不会承认这种理论的。现在普朗克面对的正是这样一个矛盾:理论与实验不一致。要么是实验有问题,要么是理论有问题。实验已经做了很多很多,已经没有什么可以怀疑的了;那么剩下的就只能是理论有问题了。普朗克在仔细思考以后,认识到只能从修改理论入手,别的路肯定走不通。要修改原来已经被大家承认的理论,如像爱因斯坦那样修改时间和长度的基本观念,那是要很大的胆量才行的。可是普朗克这时已经44岁了,而且他行事保守、谨慎,从来不愿干冒险的事情。但这一次他发现,为了使理论真正符合实验,他只能铤而走险了!

1900年12月24日—正好是圣诞节前一天,普朗克终于下定决心,否定了经典物理学中的能量“连续性原理”,提出能量并不像水那样是连续不断的,而是一包一包地让煤块吸收和发射,最小的一包能量是固定不变的。这最小的、不能再分割的能量单元,普朗克称它为“能量子”;而且这能量子的大小,由一个常数h来决定。以后,人们把普朗克提出的这个“能量子”理论就称为“量子论”,他发现的常数h就叫做“普朗克常数”。量子论后来进一步发展为量子力学,与爱因斯坦的相对论一起成为20世纪两个最伟大的理论。由于量子论的成功,1918年,普朗克被授予诺贝尔物理学奖。

普朗克的一生本来应该是非常美满幸福的,但德国挑起的两次世界大战却给他带来了巨大的不幸,使他一生饱受儿女先他而去的痛苦和折磨。第一次世界大战他的大儿子卡尔在战场上牺牲;他的一对孪生女儿格蕾特和爱玛都在分娩时因为战争期间医疗条件不好,先后于1917年和1919年去世。剩下的二儿子埃尔文,成了他唯一的安慰。但是在第二次世界大战即将结束时的1945年元月,二儿子埃尔文又因为涉嫌谋杀希特勒而被杀害。灾难还没有结束,在盟军轰炸柏林时,普朗克的住所包括他所有的珍贵的藏书,全部被毁掉

一个接一个的打击,几乎彻底摧毁了普朗克。那时他已是八十多岁的老人,几乎完全失去了人生的乐趣,身体的病痛更使得他痛不欲生。当美国军队最后找到这位20世纪曾经叱咤风云的科学伟人时,他与他的妻子正躲在树林里,普朗克躺在草堆上,目光呆滞地盯着天空

普朗克那孤独而又苍凉的墓地,似乎在默默诉说着他那不幸的一生。

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