達爾文之所以不是,主要因為2人生活的時代不同,比牛頓晚了近200年,他的時代近代科學已經很發達了,所以當然不是奠基人,而且達爾文沒有大量地用實驗和數學方法來基人----普朗克
普朗克 Karl Ernst Ludwig Planck, 1858―1947姓名:馬克斯·普朗克 職務:教授
德國物理學家,量子物理學的開創者和奠基人,1918年諾貝爾物理學獎的獲得者。
普朗克的偉大成就,就是創立了量子理論,這是物理學史上的壹次巨大變革。從此結束了經典物理學壹統天下的局面。
1900年,普朗克拋棄了能量是連續的傳統經典物理觀念,導出了與實驗完全符合的黑體輻射經驗公式。在理論上導出這個公式,必須假設物質輻射的能量是不連續的,只能是某壹個最小能量的整數倍。普朗克把這壹最小能量單位稱為“能量子”。普朗克的假設解決了黑體輻射的理論困難。普朗克還進壹步提出了能量子與頻率成正比的觀點,並引入了普朗克常數h。量子理論現已成為現代理論和實驗的不可缺少的基本理論。普朗克由於創立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學獎。
壹、生平簡介
1858年4月23日生於基爾。1867年,其父民法學教授J.W.von普朗克應慕尼黑大學的聘請任教,從而舉家遷往慕尼黑。普朗克在慕尼黑度過了少年時期,1874年入慕尼黑大學。1877~1878年間,去柏林大學聽過數學家K.外爾斯特拉斯和物理學家H.von亥姆霍茲和G.R.基爾霍夫的講課。普朗克晚年回憶這段經歷時說,這兩位物理學家的人品和治學態度對他有深刻影響,但他們的講課卻不能吸引他。在柏林期間,普朗克認真自學了R.克勞修斯的主要著作《力學的熱理論》,使他立誌去尋找象熱力學定律那樣具有普遍性的規律。1879年普朗克在慕尼黑大學得博士學位後,先後在慕尼黑大學和基爾大學任教。1888年基爾霍夫逝世後,柏林大學任命他為基爾霍夫的繼任人(先任副教授,1892年後任教授)和理論物理學研究所主任。1900年,他在黑體輻射研究中引入能量量子。由於這壹發現對物理學的發展作出的貢獻,他獲得1918年諾貝爾物理學獎。
自20世紀20年代以來,普朗克成了德國科學界的中心人物,與當時德國以及國外的知名物理學家都有著密切聯系。1918年被選為英國皇家學會會員,1930~1937年他擔任威廉皇帝協會會長。在那時期,柏林、哥廷根、慕尼黑、萊比錫等大學成為世界科學的中心,是同普朗克、W.能斯脫、A.索末菲等人的努力分不開的。在納粹攫取德國政權後,以壹個科學家對科學、對祖國的滿腔熱情與納粹分子展開了,為捍衛科學的尊嚴而鬥爭。1947年10月4日在哥廷根逝世。
二、科學成就
1.普朗克早期的研究領域主要是熱力學。他的博士論文就是《論熱力學的第二定律》。此後,他從熱力學的觀點對物質的聚集態的變化、氣體與溶液理論等進行了研究。
2.提出能量子概念
普朗克在物理學上最主要的成就是提出著名的普朗克輻射公式,創立能量子概念。
19世紀末,人們用經典物理學解釋黑體輻射實驗的時候,出現了著名的所謂“紫外災難”。雖然瑞利、金斯(1877—1946)和維恩(1864—1928)分別提出了兩個公式,企圖弄清黑體輻射的規律,但是和實驗相比,瑞利-金斯公式只在低頻範圍符合,而維恩公式只在高頻範圍符合。普朗克從1896年開始對熱輻射進行了系統的研究。他經過幾年艱苦努力,終於導出了壹個和實驗相符的公式。他於1900年10月下旬在《德國物理學會通報》上發表壹篇只有三頁紙的論文,題目是《論維恩光譜方程的完善》,第壹次提出了黑體輻射公式。12月14日,在德國物理學會的例會上,普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報告。在這個報告中,他激動地闡述了自己最驚人的發現。他說,為了從理論上得出正確的輻射公式,必須假定物質輻射(或吸收)的能量不是連續地、而是壹份壹份地進行的,只能取某個最小數值的整數倍。這個最小數值就叫能量子,輻射頻率是ν的能量的最小數值ε=hν。其中h,普朗克當時把它叫做基本作用量子,現在叫做普朗克常數。普朗克常數是現代物理學中最重要的物理常數,它標誌著物理學從“經典幼蟲”變成“現代蝴蝶”。1906年普朗克在《熱輻射講義》壹書中,系統地總結了他的工作,為開辟探索微觀物質運動規律新途徑提供了重要的基礎。
三、著作和論文
《論熱力學的第二定律》1879年
《論維恩光譜方程的完善》1900年
《論正常光譜中的能量分布》1900年
《熱輻射講義》1906年
《關於正常光譜的能量分布定律的理論》1900年
四、曾獲獎項和榮譽
1918年,普朗克得到了物理學的最高榮譽獎——諾貝爾物理學獎。
1926年,普朗克被推舉為英國皇家學會的最高級名譽會員,美國選他為物理學會的名譽會長。1930年,普朗克被德國科學研究的最高機構威廉皇家促進科學協會選為會長。
三、趣聞軼事
1.啟蒙老師
普朗克走上研究自然科學的道路,在很大程度上應該歸功於壹個名叫繆勒的中學老師。普朗克童年時期愛好音樂,又愛好文學。後來他聽了繆勒講的壹個動人故事:壹個建築工匠花了很大的力氣把磚搬到屋頂上,工匠做的功並沒有消失,而是變成能量貯存下來了;壹旦磚塊因為風化松動掉下來,砸在別人頭上或者東西上面,能量又會被釋放出來,……這個能量守恒定律的故事給普朗克留下了終生難忘的印象,不但使他的愛好轉向自然科學,而且成為他以後研究工作的基礎之壹。
2.“普朗克行星”
普朗克進入科學殿堂以後,無論遇到什麽困難,都沒有動搖過他獻身於科學的決心。他的家庭相繼發生過許多不幸:1909年妻子去世,1916年兒子在第壹次世界大戰中戰死,1917年和1919年兩個女兒先後都死於難產,1944年長子被希特勒處死。但是普朗克總是用奮發忘我的工作抑制自己的感情和悲痛,為科學做出了壹個又壹個重要的貢獻。
他壹生發表了215篇研究論文和7部著作,其中包括1959年所著的《物理學中的哲學》壹書。
在普朗克誕辰80周年的慶祝會上,人們“贈給”他壹個小行星,並命名為“普朗克行星”。1946年他雖然體弱,但卻非常高興地出席了皇家學會的紀念牛頓的集會。
3.墓碑號刻著他的名和h的值
普朗克為人謙虛,作風嚴謹。在1918年4月德國物理學會慶賀他60壽辰的紀念會上,普朗克致答詞說:“試想有壹位礦工,他竭盡全力地進行貴重礦石的勘探,有壹次他找到了天然金礦脈,而且在進壹步研究中發現它是無價之寶,比先前可能設想的還要貴重無數倍。假如不是他自己碰上這個寶藏,那麽無疑地,他的同事也會很快地、幸運地碰上它的。”這當然是普朗克的謙虛。洛侖茲在評論普朗克關於能量子這個大膽假設的時候所說的話,才道出了問題的本質。他說:“我們壹定不要忘記,這樣靈感觀念的好運氣,只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到。”
1947年10月3日,普朗克在哥廷根病逝,終年89歲。德國政府為了紀念這位偉大的物理學家,把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。
戰火余燼未滅,他卻接到了敵對國家的盛情邀請;戰爭毀滅了他的家庭和心血,但80歲的老人並沒有被摧毀1946年,英國皇家學會在倫敦舉行因戰爭推遲了3年的"牛頓誕生300周年"紀念會。在來賓登記簿上,記下了這麽壹位特殊的人物:
普朗克其實來自剛剛戰敗的德國。當時,人們還遠沒從德軍的第二次世界大戰的炮火和血泊中恢復過來,他們對慘無人道的德國法西斯心有余悸,任何人都不想和這個曾經給世界帶來深重災難的國家發生關系。但作為德國科學發言人的普朗克,卻偏偏在此時受到了曾經飽受德軍戰火之苦的英國人的盛情邀請,這是為什麽呢?其原因不僅在於他的偉大科學成就,而且也在於他本人偉大的人格。在戰時,他對希特勒政府采取的不合作態度,他本人在戰時的悲慘遭遇,以及他身處逆境卻頑強直面人生的勇氣,使人們對這位已經88歲的老人充滿了崇敬。
普朗克經歷了兩次世界大戰。在戰爭中,他失去了兩個兒子和兩個女兒,而他的家、他收藏壹生的書籍和記載著他壹生奮鬥足跡的手稿和日記,都在1944年盟軍轟炸柏林時化為灰燼。這樣的打擊是任何壹個鐵血漢子都難以承受的,但這位垂暮老人卻勇敢地承受住了這壹切,這是怎樣的壹種毅力啊!
那麽,是什麽使他擁有這麽堅強的意誌呢?是信仰。是他對宗教的信仰,更是他對科學真理的信仰。
他壹生信奉上帝,但科學和大自然是他心中的另壹個上帝
普朗克對宗教的信仰有極深的家庭淵源,他的祖父和曾祖父都是哥廷根大學的神學教授;父親雖然壹改家風,成了基爾大學和慕尼黑大學的法學教授,但也篤信宗教;母親也出生於壹個牧師家庭。彌漫在家庭中的濃郁宗教氣氛,使上帝早早地就在普朗克的心中紮了根。小學時他是壹個忠實的路德教信徒,中學時經常因為宗教和行為舉止等方面獲獎,長大後也從未懷疑過有條理的宗教的價值。從1920年開始,壹直到1947年去世,他都是綠森林教區的長老。
但相對於他對宗教的信仰來說,他更信奉的是科學,是大自然。1937年5月,普朗克在波羅的海沿岸各省作題為《宗教與科學》的演講結束時,曾提出了壹個響亮的口號:"向上帝走去!"這句口號的含義可以用愛丁頓的壹句話來解釋:"現代物理學絕不是使我們遠離上帝,而是必然地使我們更接近上帝。"普朗克壹生對科學真理的追求就是壹個"向上帝走去"的過程,也就是說,普朗克心目中至高無上的上帝其實就是物質世界,就是大自然,就是科學真理。
普朗克壹生酷愛散步和登山運動,其實就是他對大自然這個萬物之主的壹種頂禮膜拜,他84歲那年還曾登上壹座3000米高的山峰。他信守他的導師赫姆霍茨的壹句名言:"散步是自然科學家的神聖天職。"而他在科學上作出的貢獻則是他獻給上帝的最好的祭品。
他只能隔著窗上的冰花看鄰居孩子的玩耍,這卻成為他走上物理學之路的第壹步
籠罩在普朗克家庭上空的沈重肅穆的宗教氣氛,帶給普朗克童年的是壹種被壓抑了的快樂。他不能像許多小孩那樣放肆地玩耍淘氣,但他可以從書本、從音樂、從散步、從思考等活動中得到快樂。正是在思考中,他邁出了走向物理學的第壹步。
在他7歲那年的壹天,正在看書的小普朗克突然聽到窗戶外有小孩的叫聲和笑聲。他跑到窗前打開窗戶壹看,原來有幾個小孩在打雪仗。看到小朋友們那無拘無束的高興勁兒,普朗克心裏別提有多羨慕了。他關上窗戶跑到父親房中,但看到父親那壹臉的嚴肅,到了嘴邊的話又只好咽回去了。但重新坐下來看書的普朗克卻怎麽也看不進去了,他情不自禁地又來到窗前,但玻璃都被什麽東西擋住了,外面的景物什麽也看不到。,他只得把視線收回來,落在眼前的窗戶上。這時,他發現了壹幅美麗的景象:窗玻璃上結滿了冰花。它們有的像小草、有的像小樹、有的像小狗……哇!真是漂亮極了。可是它們是誰畫的呢?小普朗克陷入了沈思。這個問題有點超出他的想象,他想了老半天,還是沒有想明白。
晚飯時,父親發現小普朗克壹直沒有專心吃飯,就問他怎麽回事。小普朗克鼓起勇氣說了自己的疑問,壹向嚴肅的父親聽完了兒子的問題之後,臉上露出了少有的笑容。他耐心地給兒子解釋冰花是壹種常見的物理現象,飯後還給兒子找了壹本物理學的入門書,並且告訴兒子:有不懂的地方可以隨時問他。父親的開恩使普朗克受寵若驚,他把這種恩寵化作了學習的動力。從此,他開始對物理學發生興趣。
對他來說,做壹個科學家,比做壹個藝術家更有價值
普朗克對物理學的興趣在上了中學以後有了新的發展。他的老師繆勒在講到能量守恒原理的時候給他們講述了壹個辛辛苦苦把壹塊沈重的磚頭扛上屋頂去的泥瓦匠的故事。繆勒說:泥瓦匠在他扛磚的時候所做的功並沒有消失,而是原封不動地被儲存起來,也許能儲存很多年,直到也許有那麽壹天,這塊磚頭松動了,以致於落在下面某壹個人的頭上。繆勒講得很生動,這使能量守恒原理"宛如壹個救世福音"響徹了普朗克的心田。從此,這壹原理深深紮根在普朗克的腦中,它成了普朗克日後進行科學研究的基礎。
1874年,普朗克中學畢業了。但在選擇今後的努力方向時卻陷入了躊躇,因為除物理學之外,他還對音樂有著非同壹般的興趣。他在音樂方面的才能甚至比他對物理學的興趣來得更早,他很小的時候就已經具有專業音樂家的鋼琴和管風琴演奏水準了。他喜歡舒伯特的《搖籃曲》、《美麗的磨坊女郎》,勃拉姆斯的小提琴協奏曲,還有巴赫的《馬太受難曲》等等。對於家教甚嚴、辦事循規蹈矩、壹絲不茍的普朗克來說,音樂是他唯壹能放縱自己的感情,使自己的思想不受任何約束的領地。德意誌民族是壹個外表嚴謹但追求內心自由和思想解放的民族,普朗克是壹個典型的德國人,他渴望在音樂的殿堂裏縱橫馳騁。但經過激烈的思想鬥爭,他還是選擇了物理學。至於音樂,可以作為業余愛好。因為他認為做壹個科學家應該比做壹個藝術家更有價值。
上大學以後,普朗克漸漸將他在物理學上的興趣鎖定在純理論的領域,也就是理論物理學。他的物理學老師約裏對此十分不解,因為他認為物理學已經是壹門高度發展的、幾乎盡善盡美的科學,也許,在某個角落還有壹粒塵屑或壹個小氣泡,對它們可以去進行研究和分類。但是,作為壹個完整的體系,已經建立得足夠牢固的了,經典理論物理學也已接近於十分完善的程度。約裏的觀點代表了當時科學界對物理學普遍的錯誤看法,但普朗克卻不是那種輕易改變主意的人,走物理學乃至走理論物理學的道路是他認真考慮的結果,他不會讓任何東西阻擋他前進的腳步。
如果妳相信妳能承擔對之所負的責任的話,就不讓任何東西阻擋妳前進
因仰慕赫姆霍茨和基爾霍夫這兩位物理學家的大名,普朗克在大學最後壹年轉到柏林大學學習。但兩位老師蹩腳的講課卻使普朗克大失所望,不過他沒有泄氣,而是靠自學來滿足自己的求知欲望。他不但自習兩位老師的課程,也自修了克勞修斯的《熱力學》,正是從克勞修斯的熱力學理論出發,他開始了熱輻射問題的研究。
在研究中,柏林大學維恩教授1894年提出的"維恩公式"和英國物理學家瑞利1900年提出的"瑞利公式"這兩個完全相反的公式引起了他的註意,他嘗試了經典物理學的所有理論和方法,試圖提出壹個新的公式來代替這兩個互相矛盾的公式,但沒有成功。為了尋求科學真理,他決定采取孤註壹擲的行動--跳出經典物理學,從新的角度來考慮這個問題。1900年10月19日,普朗克在德國物理學會的壹次會議上提出了他的新公式,這就是後來著名的"普朗克公式"。12月14日,他在物理學會的另壹次會議上提出了這個公式的理論基礎,即著名的"能量子假說"。在這個假說中,普朗克放棄了傳統的物質運動絕對連續的觀念,提出輻射過程不是連續的,而是以最小份量壹小"包"壹小"包"地放射或吸收,這壹小包不能再分成更小的包,就象賣水果糖,最少只能壹塊壹塊地賣,而不能半塊半塊或分成更小的塊賣,這個最小的能量單位就叫"能量子"。這壹天,後來被人們認為是量子論的"生日"。由於量子概念隨後成了理解原子殼層和原子核壹切性能的關鍵,這壹天也被看作原子物理學的生日和自然科學新紀元的開端。當然,提出能量子假說的普朗克也被人們尊稱為"量子論的奠基人"。
成名之後的普朗克在談到自己是如何成為壹個科學家的時候,曾說了這麽壹句話:"妳必須要有信仰。"普朗克所說的信仰實際上就是對科學、對研究事業的執著的愛和對尋求科學真理的堅定不移的精神。
值得壹提的是,信仰使人成功,但信仰壹旦變成固執的行動的話也會妨礙壹個人前進的腳步。普朗克本質上根深蒂固的保守意識曾使他在提出石破天驚的理論並得到了其他人的發展以後,卻固執地要將跳出經典物理學舊框框提出的新理論重新納回經典物理學的舊框框中去。研究。
當然這不是說達爾文的貢獻就比不上牛頓,也不是說進化論不能用實驗和數學來研究(目前進化論的研究恰恰是主要依賴數學,其次才是實驗),只是時代不同,達爾文的時代早過了近代科學的啟蒙期,而且牛頓對科學方法的使用更為突出和典型,可以作為參考範例。