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人格的魅力:《正直者的困境》札記  ——紀念M.普朗克量子論誕生100周年
人格的魅力:《正直者的困境》札記  ——紀念M.普朗克量子論誕生100周年
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  1918年4月愛因斯坦(A. Einstein )在他所愛戴的長輩普朗克(M.Planck)60誕辰慶祝會上所作的充滿哲理又洋溢情感的演講里, 對在科學殿堂里忙碌的人們有一段頗生動的文字,他說:許多人愛好科學,是因為科學給了他們異乎尋常的智力上的快感,對于這些人科學是一種特殊的娛樂;還有許多人之所以把他們的智力奉獻給祭壇,為的是純粹的功利。如果天使把這兩類人都趕出神圣的殿堂,那末,這里的人就會大為減少,但是,仍然還會有一些人,這其中就有普朗克〔1〕。 我想這就是普朗克的魅力,是我們能在《正直者的困境》中讀到的、一種超科學的、人格的魅力。
  普朗克的祖先有多人供奉神職和執教學府。曾祖父和祖父都是格丁根當時頗有聲望的神學教授。父親卻一反傳統成為名噪一時的法學教授。普朗克在學生時代,雖不出眾,但各門功課都還不錯,然而“除了他的人品之外,教師們沒有看到他任何特殊的才華或天賦”。也許音樂可以例外,他鋼琴彈的很好,“具有專業音樂家的演奏技能”。他喜歡舒伯特、勃拉姆斯和舒曼的曲子,為著名小提琴演奏家約阿希姆彈過伴奏。據說他曾一度考慮把音樂作為他的事業,但最終自然科學的“這種高深玄奧的思考將他帶入了物理學”,盡管人文學科在當時的大學里具有更優越的地位而自然科學被認為“是一種次等的知識”。1878年普朗克選擇熱力學作為他博士論文的研究方向。 慕尼黑大學教授喬利(P. V.Jolly)向他描繪了已經“盡善盡美”的物理學大廈,勸他不要以研究物理學為職業,普朗克卻告訴善意的喬利,對物理學他沒有奢望作出發現,只想理解已經確立了的基礎。
  《正直者的困境》帶我們回溯了100 年前的世紀之交作為科學家的普朗克以及他的創造性研究工作。當時黑體輻射問題曾使許多物理學家感到困惑。其實,早些時候基爾霍夫(G.Kichhoff)已經發現:在相同的溫度下,對同一波長的輻射,其發射率與吸收率之比是一個只與溫度和波長有關的普適函數。在蘭利(S.P.Langley )發明了新的輻射熱測量裝置后,實驗家們已能精確地繪出黑體輻射的強度分布曲線。從理論上講這個強度分布應該是由基爾霍夫那個普適函數來描述的。然而理論家們給出的普適函數表達式卻是迥然不同的。其中維恩(W.Wien)1896年推演出的能量分布函數在短波區域與實測值吻合的很好,而在長波區域理論值卻系統地低于實驗值。1900年6月瑞利(L.Rayleigh )導出的能量分布函數在長波部分與實測值符合,但在短波區域卻與實測值有相當大的偏差。(“紫外災難”)這種困境使我們想起了哈姆萊特那句著名的“臺詞”——to be or not to be。普朗克卻“憑借來自靈感的猜測”,在維恩定律和瑞利定律(注:普朗克似乎并不知道瑞利定律,魯本斯(H.Rubens)1900年10月曾告訴普朗克輻射強度在高溫下與溫度成正比的實驗結果。普朗克后來認為瑞利定律與魯本斯的實驗結果等價。)之間找到了一個“妥協的結果”,暫時擺脫了困境,并在1900年10月19日向德國物理學會報告了這個成果。嗣后,普朗克為了給這個“猜出的公式”尋找理論解釋進入了他一生中最困難的時期。兩個月后普朗克走出了困境。12月24日他向德國物理學會宣讀了題為《關于正常光譜能量分布定律的理論》的論文。這篇論文抽掉了作為經典物理學基石的連續性原理, 引入了能量子概念,標志著量子理論的誕生。 維斯考普夫(V.F.Weisskopf)認為:“M.普朗克發現量子這一壯舉, 創立了一門最富成果的學科,也是自然科學最具革命性的發展。”〔 2 〕然而, 普朗克的理論推演 “孤注一擲 ” 地采用了他并不喜歡的玻爾茲曼(L.Boltzma
自然辯證法研究京68~70B2科學技術哲學史玉民20002000 作者:自然辯證法研究京68~70B2科學技術哲學史玉民20002000
2013-09-10 21:41

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