普朗克还给出了一个新的公式,解释了光的能量与温度之间的关系:一个单位体积里的光的能量,是随着温度的四次方变化的。也就是说,光的温度提高到2倍,它的能量就提高到16倍;光的温度提高到3倍,它的能量就提高到81倍。由此一来,普朗克终于得到了一个不朽的公式,这就是普朗克公式。
通过普朗克公式,我们知道了光的能量和温度之间的关系,还能计算出不同频率之间的光的能量。波的频率越大,或者说波长越短,波的能量也就越大。
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按照我们的习惯,接下来也该说说普朗克本人了。
普朗克童年时的爱好并不是科学,而是音乐和文学。我们都知道,普朗克在物理学家中以善于演奏钢琴而闻名,而爱因斯坦以演奏小提琴而闻名。据说,普朗克演奏钢琴的水平要远远高于爱因斯坦演奏小提琴的水平。当然,因为当年既没有录音带,也没有U盘,所以这些只是传说,并没有实证。
普朗克
据说普朗克后来转向物理学研究,是受到了他的一位中学老师的启发和激励。这位老师名叫缪勒,这是德语中一个常见的名字。他给普朗克讲了一个故事,让普朗克对物理学产生了兴趣。故事是这样的:一个建筑工人费了很大力气把砖头搬到了屋顶上,于是他耗费的能量就被砖头储存了起来。一旦砖头风化之后松动了,从屋顶落下去,能量就会被释放出来,如果砸到了人就会使人受伤。这种能量的转移和释放就是能量守恒。
缪勒讲的故事给普朗克留下了终生难忘的印象,普朗克把兴趣爱好从音乐和文学方面转移到了物理学方面,为他日后的研究工作打下了基础。
一位物理学教授曾劝说普朗克,希望他不要学习物理。因为从当时的物理学发展的角度来看,“这门科学中的一切都已经被研究了,只有一些不重要的空白需要填补”。但是普朗克没有知难而退,他给这位教授回信说:“我并不期望发现新大陆,只希望理解已经存在的基础物理学,或许能将其加深。”在这个信念的指引下,普朗克开始了物理学的研究。
关于普朗克,流传得最广的却是下面这个故事。
在获得诺贝尔奖以后,普朗克经常被邀请到各个大学去做演讲。但是每次他的报告内容都是一样的。久而久之,他的司机对他的演讲内容也能倒背如流了。有一次,司机对普朗克说:“你的报告我已经倒背如流了,干脆下次演讲让我去吧。”普朗克答应了。到了再次演讲的时候,司机就顶替普朗克上台做演讲,而且很顺利地完成了。但到了接下来的观众提问环节,有个观众问了一个专业问题,把司机给难住了。幸好司机反应很快,回答道:“这个问题很简单,连台下我的司机都能回答,让他来和你说吧。”然后坐在台下的普朗克就上台救了场。
普朗克在拿到诺贝尔奖之后,不但变得很富有,而且还成为德国最著名的柏林大学的教授。这样看来,他这辈子似乎不用继续努力拼搏也可以过得不错了。但是,普朗克不幸地经历了两次世界大战。普朗克的妻子早已去世,1916年,在普朗克58岁时,他的大儿子也在第一次世界大战的战场上阵亡了。他不得不承受老年丧子之痛。而到了第二年,他又失去了一个女儿。又过了两年,他又失去了另一个女儿。更不幸的是,在接下来的第二次世界大战中,他的二儿子被希特勒处死了。
最后,我要再重复一下这个观点:牛顿力学开启了第一次工业革命,电磁学开启了第二次工业革命。自普朗克发现量子后,物理学家们通过差不多30年的努力,建立了量子力学,量子力学开启了第三次工业革命。