55．黑体辐射原理的发现

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55．黑体辐射原理的发现

“普朗克是一位保守的物理学家”，人们常常这样评价。

这样一个保守的物理学家，是20世纪杰出的自然学者之一，如果以重要性而论的话，继伽利略与牛顿、爱因斯坦之后，开启物理学新时代的正是普朗克。

在18世纪末，很多科学家没有意识到原子的存在。到了19世纪中期，人们得到了原子的重量，但是无法对原子观测。

还有一个实际困难，即如果原子组成物体，那么无限细分物体的观念就要受到限制，而原子的自由度也要受限制，不然就会出现即使是寻常的温度升高也需要无限大的能量。为了解决这样的问题，很多理论在经典力学与电磁理论下谨慎地说明了一些现象，没有脱离人们的传统认识。

然而，有一个问题却久久地困扰着人们。

这不是一个原子问题，而是一个古典的热力学难题——黑体辐射。

1893年，威廉·维恩提出一个数学公式。这种公式在光谱的短波部分使测定值与计算值完全相一致，然而用在中波和长波部分却无效。

1900年，英国物理学家为长波找到了一个规律。瑞利根据经典统计力学和电磁理论，推导出黑体辐射的能量分布公式，这个数学式子适用于长波，在短波部分却是无穷值，可相反的是，实验结果是零。

这个反差强烈的严重问题，被称为“紫外灾难”，因为紫外线是长波、中波与短波的分界波。

所谓黑体辐射，就是热学中一种对加热物的辐射研究。这种辐射具有较长的红外线到可见光在内的很宽的波长范围，是许多物理学家感兴趣的地方。

人们提出一系列问题：辐射的能与温度相关吗？辐射是平均分布在整个波谱范围内的吗？波谱的某些部分能量是否有多少的区别呢？

经过精密的测量，科学家发现，在波谱的一条窄带上辐射能量达到了最高值。人们用曲线描述辐射与波长的关系，精确的图形得出之后，就是为图形找到合适的教学描述了。上面两个数学公式就是想表达曲线的走向，然而全部能量分布的表达方式却始终找不到。

于是，普朗克开始着手研究这个问题。

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