1.3　量子小妖精，開辟新天地

普朗克（圖1-4）當(dāng)然不會(huì)滿足這種內(nèi)插法帶來的表面符合，他追求的是更深一層的“所以然”！研究物理多年的思維方法告訴他：新曲線與實(shí)驗(yàn)如此吻合，背后一定有它目前不為人知的邏輯道理。他并不認(rèn)為他正在敲擊一扇通往新天地的大門，而是虔誠地相信，自然界的規(guī)律是可知的，科學(xué)將引導(dǎo)人們解釋它。虔誠的科學(xué)信徒，只是虔誠地沿著科學(xué)指引的道路走下去，非功非利，如此而已！

圖1-4　傳統(tǒng)物理學(xué)家普朗克

不過，他走著走著，時(shí)而興奮，又時(shí)而迷惑。興奮的是他發(fā)現(xiàn)有一種物理解釋可以使他用理論推導(dǎo)出那條正確的曲線！真是太好了，不需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行那該死的“內(nèi)插”，而是純粹從理論可以推導(dǎo)出一個(gè)與實(shí)驗(yàn)一致的結(jié)果。

但是，這種物理解釋使他迷惑，因?yàn)樾枰獙⒑隗w空腔器壁上的原子諧振子的能量，還有這些諧振子與腔內(nèi)電磁波交換的能量，都解釋成一份一份的。簡單地用現(xiàn)在的物理術(shù)語解釋，就是說黑體輻射的能量不是連續(xù)的，而是“量子化”的。

量子化理論產(chǎn)生的最后結(jié)果，使式（1-1）中的兩個(gè)參數(shù)C₁、C₂，變換成了另外兩個(gè)參數(shù)k和h。

其中的k是熟知的玻爾茲曼常數(shù)，h是什么呢？這是一個(gè)前所未有的新常數(shù)，后人稱之為“普朗克常數(shù)”。

然后，與對待參數(shù)C₁、C₂類似的方法，普朗克用從量子化理論推導(dǎo)的公式，擬合當(dāng)時(shí)頗為精確的黑體輻射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到h＝6.55×10^-34J·s，玻爾茲曼常數(shù)k＝1.346×10^-23J/K，這兩個(gè)數(shù)值與現(xiàn)代值分別相差1%和2.5%。基于100多年前的理論推導(dǎo)和測量技術(shù)，這兩個(gè)數(shù)值已經(jīng)可以算是很精確了。

那年，1900年，著名物理學(xué)家開爾文男爵發(fā)表了他的著名演講，提到物理學(xué)陽光燦爛的天空中漂浮著的“兩朵小烏云”，黑體輻射是其中之一。

當(dāng)時(shí)的普朗克對這個(gè)新常數(shù)，也就是普朗克常數(shù)h不甚了解。盡管不希望承認(rèn)“量子化”能量的概念，但他心想：如此一個(gè)小量，難道會(huì)是一個(gè)妖精嗎？42歲的普朗克，天性平和保守，反對懷疑和冒險(xiǎn)，但這次他面對一個(gè)兩難局面。他戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢地抬頭望天，身邊放著他完成了的論文，就像是童話故事中潘多拉的魔法盒子！這里面藏著的小妖精該不該放出來呢？也許它能解決經(jīng)典物理中的某些問題，驅(qū)除烏云，恢復(fù)藍(lán)天！也許它將如同石頭縫里蹦出的孫猴子，揮動(dòng)金箍棒，將世界攪個(gè)地覆天翻？