2.1 1900年，普朗克提出了量子概念
量子理論可以說是始于黑體輻射的研究。這里，需要解答三個問題：第一，什么是黑體輻射？第二，理論公式和實驗結果的矛盾是什么？第三，如何突破這個矛盾？
圖2.1 普朗克
科學發現，一切溫度高于絕對零度的物體都會發出輻射，這種輻射是以“電磁波”的形式發出來的，并將這些輻射轉化為熱輻射。人體就在時時刻刻向外輻射一定波長范圍的電磁波，之所以我們看不到，是因為這種電磁波不是可見區域的電磁波。對于外來輻射，物體有吸收和反射的作用。如果一個物體能百分百吸收投射到它上面的電磁輻射而無反射，這種物體稱為黑體。若在一個密閉的空腔上開一個小孔（見圖2.2），因為任何從空腔外面攝入小孔里的輻射在空腔內會發生多次反射，最終被完全吸收，這個小孔的作用就像是一個相當理想的黑體。
在日常生活中，我們觀察建筑物的小窗戶，如果建筑物內部沒有光源，盡管是白天，看到的小窗戶也是黑色的，窗戶越小就越黑，這個窗戶所在的腔體就構成一個近似程度不高的黑體模型。
圖2.2 黑體模型
圖2.3 黑體輻射實驗曲線
理論和實驗表明，黑體輻射與構成空腔的材料性質無關，而只依賴于空腔的溫度。圖2.3表示黑體在不同溫度下輻射強度隨波長的變化曲線。接下來要做的事情，就是用理論來解釋實驗曲線。經過科學家的研究，在黑體問題上，我們得到了兩套公式。可惜，一套只對長波有效，而另外一套只對短波有效。這讓人們非常郁悶，就像有兩套衣服，其中一套上裝十分得體，但褲腿太長；另一套的褲子倒是適合，但上裝卻小得無法穿上身。最要命的是，這兩套衣服根本沒辦法合在一起穿，因為兩個公式推導的出發點是截然不同的！從玻爾茲曼統計力學去推導，就得到適用于短波的維恩公式，而在長波范圍則與實驗曲線顯著不一致。從麥克斯韋電磁場理論去推導，就得到適用于長波的瑞利—金斯公式，但當波長進入短波范圍（紫外區）則完全不符合，且當波長趨于零時，瑞利—金斯公式趨于無窮大，這顯然是荒謬的，這種情況被稱為“紫外災難”（見圖2.4）。總之，當時沒有提出一個理論公式能對黑體輻射實驗曲線作出全面擬合，更談不上作出正確的物理解釋，這就是19世紀末在物理學天空中漂浮著的一朵烏云。
1900年，德國物理學家普朗克終于找到了一個能夠成功描述整個黑體輻射實驗曲線的公式，不過他卻不得不引入一個在經典電磁波理論看來“離經叛道”的假設：黑體輻射的能量不是連續的，而是一份份的，即量子化的。
圖2.4 紫外災難
普朗克指出，黑體輻射能量的最小單元為hν，其中ν是電磁波頻率，能量只能以能量量子的倍數變化，即
這是一個石破天驚的假設，成為了量子革命的開端！
既然能量是量子化的，為什么我們在日常生活中從來沒有察覺到這一現象呢？這是因為普朗克常數太小了，h＝6.626×10-34J·S，所以人們才一直誤以為能量是連續的。