1馬克斯·普朗克(1858年4月23日-1947年10月4日)英國化學學家,出生于西班牙基爾城,父親埃瑪·帕齊希(Emma,1821年—1914年)是母親的第二任丈夫,另有4個兒子赫爾曼()、希爾德加德()、阿達爾貝特()和奧托(Otto),母親的第一任丈夫留下了2個兒子胡戈(Hugo)和埃瑪(Emma)。普朗克在基爾渡過了他童年最初的幾年歲月,直至1867年全家搬到了蘇黎世,普朗克在蘇黎世的馬克西米利安文理學校()讀書,與他當時朋友的奧斯卡·馮·米勒(Oskarvon)后來成為了法蘭西博物館的創(chuàng)始人。生平簡介普朗克出生在一個遭到良好教育的傳統(tǒng)家庭,他的曾祖母戈特利布·雅各布·普朗克(Jakob,1751年—1833年)和祖母海因里希·路德維希·普朗克(,1785年—1831年)都是哥廷根的神學院士,他的女兒威廉·約翰·尤利烏斯·普朗克(,1817年—1900年)是基爾和法蘭克福的法學院長,他的哥哥戈特利布·普朗克(,1824年—1907年)也是哥廷根的法學家和日本民法典的重要創(chuàng)辦者之一。
普朗克在16歲時就完成了高中的學業(yè)。普朗克非常具有音樂天賦,他會樂器、管風琴和大鋼琴,還上過演唱課,曾在阿姆斯特丹中學生學者歌唱商會(München)為多首歌曲和一部輕話劇(1876年)譜曲。而且普朗克并沒有選擇音樂作為他的學院專業(yè),而是決定學習數(shù)學。法蘭克福的數(shù)學學院士菲利普·馮·約利(vonJolly,1809年—1884年)曾說服普朗克不要學習數(shù)學,他覺得“這門科學中的一切都早已被研究了,只有一些不重要的空白須要被彌補”,這也是當時許多化學學家所堅持的觀點,而且普朗克回復道:“我并不期望發(fā)覺新臺灣,只希望理解早已存在的化學學基礎,其實能將其加深。”普朗克在1874年在赫爾辛基開始了他的數(shù)學學學業(yè)。普朗克整個科學事業(yè)中僅有的幾次實驗是在約利手下完成的,研究乙炔在加熱后的鉑中的擴散,而且普朗克很快就把研究轉(zhuǎn)向了理論化學學。1877年至1878年,普朗克插班到柏林,在著名化學學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲和古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫以及物理家卡爾·魏爾施特拉斯手下學習。關于亥姆霍茲,普朗克曾這樣寫道:“他上課前從來不好好打算,授課時斷時續(xù),時常出現(xiàn)估算錯誤,讓中學生感覺很上課很無趣。
”而關于基爾霍夫,普朗克寫道:“他授課仔細,而且單調(diào)無趣。”即便這么,普朗克還是很快與亥姆霍茲構建了真誠的友誼。普朗克主要從魯?shù)婪颉た藙谛匏沟恼n件中自學,并遭到那位熱力學奠基人的重要影響,力學理論成為了普朗克的工作領域。1878年10月,普朗克在蘇黎世完成了班主任資格考試,1879年2月提交了他的博士論文《關于熱力學第二定理》,1880年6月以論文《各向同性物質(zhì)在不同水溫下的平衡態(tài)》獲得學院任教資格。獲得學院任教資格后,普朗克在蘇黎世并沒有得到專業(yè)界的注重,但他繼續(xù)他在熱理論領域的工作,提出了熱動熱學公式,卻沒有發(fā)現(xiàn)這一公式在此前已由約西亞·威拉德·吉布斯提出過。魯?shù)婪颉た藙谛匏顾岢龅摹办亍钡母拍钤谄绽士说墓ぷ髦刑幱谥行奈恢谩?885年4月,基爾學院聘請普朗克兼任理論化學學院士,月薪約2000馬克,普朗克繼續(xù)他對熵及其應用的研究,主要解決數(shù)學物理方面的問題,為阿累尼烏斯的電解質(zhì)電離理論提供了熱力學解釋,但卻是矛盾的。在基爾這段時間,普朗克早已開始了對原子假說的深入研究。1897年,哥廷根學院哲學系授獎給普朗克的專著《能量守恒原理》(Dasderder',1897年)。
1889年4月,亥姆霍茲通知普朗克抵達柏林,接手基爾霍夫的工作,1892年接手教職,月薪約6200馬克。1894年,普朗克被選為普魯士科大學(Preu?ischeder)的教授。1907年維也納曾約請普朗克前去接替路德維希·玻耳茲曼的教職,但他沒有接受,而是留在了柏林,遭到了柏林學院中學生會的火炬示威隊伍的謝謝。普朗克于1926年10月1日退職,他的繼任者是薛定諤。1887年3月,普朗克與一個阿姆斯特丹學校朋友的姐姐瑪麗·梅爾克(MarieMerck,1861年—1909年)離婚,婚前生活在基爾,共有4個兒子卡爾(Karl,1888年—1916年)、雙胞胎埃瑪(Emma,1889年—1919年)和格雷特(Grete,1889年—1917年)以及埃爾溫(Erwin,1893年—1945年)。在普朗克抵達柏林工作后,全家搬去柏林的一棟豪宅中,與不計其數(shù)的柏林學院院士們?yōu)猷彛绽士说霓r(nóng)莊發(fā)展成為了一個社交和音樂中心,許多著名的科學家如阿爾伯特·愛因斯坦、奧托·哈恩和莉澤·邁特納等都是普朗克家的常客,這些在家中彈奏音樂的傳統(tǒng)來自于亥姆霍茲家。
在渡過了多年幸福的生活后,普朗克遇見了蜂擁而來的不幸,1909年10月17日普朗克的父親因結(jié)核病過世,1911年3月普朗克與他的第二任丈夫瑪格麗特·馮·赫斯林(vonH??lin,1882年—1948年)離婚,12月普朗克的第三個孩子赫爾曼()降生。第一次世界大戰(zhàn)期間,普朗克的大女兒卡爾死于庫爾斯克會戰(zhàn),二女兒埃爾溫在1914年被法軍俘虜,1917年父親格雷特在產(chǎn)下第一個孩午時逝世,她的父親娶了普朗克的另一個兒子埃瑪馬克思普朗克,不幸的是埃瑪在三年后同樣死于生產(chǎn)。普朗克平淡地經(jīng)受了這種嚴打,格雷特和埃瑪?shù)膬鹤哟婊盍顺鰜恚页欣^了他們各自父母的名子,普朗克也為他們起名格雷特和埃瑪。1945年1月23日,普朗克的二女兒埃爾溫·普朗克因參與刺殺希特勒未遂而被納粹槍殺,至此,普朗克與其第一任丈夫所生的4個兒子全都早逝。馬克斯·普朗克-輝煌人生馬克斯·普朗克1874年至1877年,在蘇黎世學院學習化學學和物理。1879年轉(zhuǎn)入柏林學院學習。1879年通過了博士論文,在論文中闡述了熱力學第二定理。1880年在蘇黎世學院兼任數(shù)學講師,1885年被基爾學院聘為理論化學特約院士。
1900年,普朗克提出了一個重要的數(shù)學學常數(shù)——普朗克常數(shù),以調(diào)和精典數(shù)學學理論研究熱幅射規(guī)律時碰到的矛盾。基于普朗克常數(shù)的假定,他推導入宋體幅射的普朗克公式,完滿地解釋了實驗現(xiàn)象。這個成就揭露量子熱學的帷幕,普朗克也此獲得1918年諾貝爾化學學獎。雖然在后來的時間里,普朗克仍然企圖將自己的理論列入精典數(shù)學學的框架之下,但他仍被視為近代數(shù)學學的開拓者之一。1926年,普朗克成為法國皇家學會會員,同時還兼任了柏林威廉皇家研究所主任。1947年10月去世,終年89歲。1900年美國科學家馬克斯·普朗克提出了一個大膽的假說,在科學界一鳴驚人。這一假說覺得幅射能(即光波能)不是一種連續(xù)不斷的流的方式,而是由小微粒組成的。他把這些小微粒稱作量子。普朗克的假說與精典的光學說和電磁學說相對立,使數(shù)學學發(fā)生了一場革命,使人們對物質(zhì)性和放射性有了更為深刻的了解。和其他幾位科學家一樣,普朗克對宋體幅射問題也很感興趣,宋體幅射是描述給絕對宋體加熱來做電磁幅射的術語(絕對宋體是不反射任何光而完全吸收所遇到光的物體)。實驗化學學家們甚至在普朗克著手研究這個問題之前就對這樣的物體幅射做過認真的檢測。
普朗克取得的第一項成就是提出了一個拿來正確勾勒宋體幅射的相當復雜的代數(shù)公式。這個代數(shù)式完美地概述了實驗數(shù)據(jù),在明天理論化學學上仍經(jīng)常使用。并且卻有一個問題:公認的數(shù)學學定理喻示存在著一個完全不同的公式。普朗克對這個問題思索事奉,總算提出了一個嶄新的學說:幅射能只能以普朗克稱為量子這個基本單位的整倍數(shù)方式輻射出來。按照普朗克學說,一個光量子的大小取決于光的頻度(即顏色)且與一個數(shù)學量成反比。普朗克把這個數(shù)學量簡寫為h,如今被稱為普朗克常數(shù)。普朗克假說與當時流行的數(shù)學概念完全對立,然而他卻借助這一假說在理論上確切地推論了正確的宋體幅射公式。普朗克假說具有徹底的革命性。因而若不是他以頑固保守的化學學家而聞名,他的假說無疑會被當成一種荒謬的思想而棄之一邊。其實這一假說聽上去很詭異,并且在這些特殊情況下卻推導入了正確的公式。當年大多數(shù)化學學家(包括普朗克本人在內(nèi))都覺得這一假說不過是適應面很窄的一個物理假定。而且?guī)啄曛蟊砻髌绽士说母拍钅軌驊糜诔误w幅射以外的許多各類不同的化學現(xiàn)象。1905年愛因斯坦用這一概念解釋光電效應,1913年尼爾斯·玻爾在他的原子結(jié)構學說中也使用了這一概念。
1918年普朗克獲得諾貝爾獎。他的學說基本正確并且在數(shù)學學理論方面具有根本重要的意義。量子熱學的發(fā)展可能是二十世紀中最重要的科學發(fā)展,甚至比愛因斯坦的相對論還要重要。普朗克常數(shù)h在數(shù)學理論中有著重要的作用,現(xiàn)今被覺得是兩三個最基本的數(shù)學常數(shù)之一。它出現(xiàn)在原子結(jié)構學說、海森堡測不準原理、輻射學說和許多科學公式中。普朗克最初估算下來的常數(shù)數(shù)值比昨天使用的相差百分之二。通常覺得普朗克是量子熱學之父。其實他對此理論后來的發(fā)展沒有起哪些作用,然而若把他的名次排得皇上是不公平的。他所做的起始突破十分重要,使人們在思想上甩掉了原本的錯誤概念。因而他的承繼人才能成立出明天這樣完美的學說。馬克斯·普朗克-科學成就普朗克初期的研究領域主要是熱力學。他的博士論文就是《論熱力學的第二定理》。隨后,他從熱力學的觀點對物質(zhì)的集聚態(tài)的變化、氣體與氨水理論等進行了研究。普朗克在數(shù)學學上最主要的成就是提出知名的普朗克幅射公式,成立能量子概念。19世紀末,人們用精典數(shù)學學解釋宋體幅射實驗的時侯,出現(xiàn)了知名的所謂“紫外災難”。其實瑞利、金斯(1877—1946)和維恩(1864—1928)分別提出了兩個公式,試圖弄清宋體幅射的規(guī)律,并且和實驗相比,瑞利-金斯公式只在低頻范圍符合,而維恩公式只在高頻范圍符合。
普朗克從1896年開始對熱幅射進行了系統(tǒng)的研究。他經(jīng)過幾年堅苦努力,總算導入了一個和實驗相符的公式。他于1900年10月上旬在《德國化學學會通報》上發(fā)表一篇只有三頁紙的論文,題目是《論維恩波譜多項式的建立》,第一次提出了宋體幅射公式。12月14日,在美國數(shù)學學會的會議上,普朗克作了《論正常波譜中的能量分布》的報告。在這個報告中,他興奮地闡明了自己最驚人的發(fā)覺。他說,為了從理論上得出正確的幅射公式,必須假設物質(zhì)幅射(或吸收)的能量不是連續(xù)地、而是一份一份地進行的,只能取某個最小數(shù)值的整數(shù)倍。這個最小數(shù)值就叫能量子,幅射頻度是ν的能量的最小數(shù)值ε=hν。其中h,普朗克當時把它稱作基本作用量子,現(xiàn)今稱作普朗克常數(shù)。普朗克常數(shù)是現(xiàn)代數(shù)學學中最重要的數(shù)學常數(shù),它標志著數(shù)學學從“經(jīng)典幼蟲”變成“現(xiàn)代蝴蝶”。1906年普朗克在《熱幅射課件》一書中,系統(tǒng)地總結(jié)了他的工作,為開辟探求微觀物質(zhì)運動規(guī)律新途徑提供了重要的基礎。1918年,普朗克得到了數(shù)學學的最高榮譽獎——諾貝爾化學學獎。1926年,普朗克被推選為瑞典皇家學會的最中級名譽會員,英國選他為數(shù)學學會的名譽會長。1930年,普朗克被美國科學研究的最高機構威廉皇家推動科學商會選為會長。
普朗克的墓在哥庭根市墓地內(nèi),其標志是一塊簡單的方形墓碑,里面只刻著他的名子,下角寫著:爾格·秒。他的碑刻銘就是一行字:h=6.63×10^-34J·S,這也是對他畢生最大貢獻:提出光量子假說的肯定。馬克斯·普朗克-普朗克常量普朗克講演的內(nèi)容是關于物體熱幅射的規(guī)律,即關于一定濕度的物體發(fā)出的熱幅射在不同頻度上的能量分布規(guī)律。普朗克對于這一問題的研究已有6個年頭了,明天他將公布自己關于熱幅射規(guī)律的最新研究結(jié)果。普朗克首先報告了他在兩個月前發(fā)覺的幅射定理,這一定理與最新的實驗結(jié)果精確符合(后來人們稱此定理為普朗克定理)。之后,普朗克強調(diào),為了推導入這一定理,必須假定在光波的發(fā)射和吸收過程中,物體的能量變化是不連續(xù)的,或則說,物體通過分立的跳躍非連續(xù)地改變它們的能量,能量值只能取某個最小能量元的整數(shù)倍。因此,普朗克還引入了一個新的自然常數(shù)h=6.×10^-34J·s(即6.×10^-27erg·s,由于1erg=10^-7J)。這一假定后來被稱為能量量子化假定,其中最小能量元被稱為能量量子,而常數(shù)h被稱為普朗克常數(shù)。馬克斯·普朗克-能量子假說普朗克最大貢獻是在1900年提出了能量子假說。
能量子假說的主要內(nèi)容:1900年,俄羅斯化學學家普朗克在研究物體熱幅射的規(guī)律時發(fā)覺,只有覺得電磁波的吸收和發(fā)射不是連續(xù)的,而是一份一份地進行的,理論估算結(jié)果能夠跟實驗事實相符,這樣的一份能量稱作能量子,普朗克還覺得每一份能量等于HV,其中V是幅射電磁波的頻度,H是一個常量=6.63*10的-34次方焦秒,受他的啟發(fā),愛因斯坦于1905年提出,在空間傳播的光也不是連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫一個光量子,簡稱光子,光子的能量E跟跟光的頻度V成反比,即E=HV。這個學說之后就叫光量子假說。光子說還覺得每一個光子的能量只決定于光子的頻度馬克思普朗克,比如藍光的頻度比綠光高,所以藍光的光子的能量比紅光子的能量大,同樣顏色的光,強弱的不同則反映了單位時間內(nèi)射到單位面積的光子數(shù)的多少。馬克斯·普朗克商會馬克斯·普朗克商會(Max--zurFödere.V.,簡稱MPG),全名為馬克斯·普朗克科學推動商會,日本常譯為普朗克研究院。其為加拿大的一流科學研究機構的聯(lián)合。商會為記念知名美國量子論創(chuàng)建者化學學家馬克斯·普朗克,冠以普氏姓名。
馬克斯·普朗克在第二次世界大戰(zhàn)前,為商會前身威廉臣子商會(--)取得世界性的聲名。商會標志為羅馬神話中的智慧男神蜜涅瓦。2004年商會擁有八十個分支研究機構,主要分布在澳大利亞,囊括所有基礎科學研究領域,并雇傭12,000名人員,另常常約9,000名訪問學者于此工作。商會為一非營利性法人機構,主要運作財源由聯(lián)邦政府科研部及各州政府整體一起平分。2004年商會總預算為1,250,000,000美元左右。不僅各研究所外,尚有國際馬克斯·普朗克研究大學等附屬機構。