威廉·维恩（1911年诺贝尔物理学奖得主）

	威廉·维恩 ; Wilhelm Wien
出生	1864年1月13日; 普鲁士费施豪森（今俄罗斯普里莫尔斯克）
逝世	1928年8月30日（64岁）; 德国慕尼黑
国籍	德国
身份	物理学家
获奖年份	1911年
奖项类别	诺贝尔物理学奖
获奖理由	对热辐射定律的发现

生平

威廉·卡尔·维尔纳·奥托·弗里茨·维恩（Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien，简称威廉·维恩）1864年1月13日出生于普鲁士东普鲁士省的费施豪森（Fischhausen，今俄罗斯加里宁格勒州普里莫尔斯克）。他的父亲是一名地产主，家境优越。维恩幼年时曾就读于柯尼斯堡的学校，1882年进入哥廷根大学，一年后转入柏林大学。

在柏林大学期间，维恩先学习数学，后转向物理学，师从赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）。1886年，他获得博士学位，论文题目是关涉光的衍射问题。随后数年间，他在亥姆霍兹新成立的夏洛滕堡物理技术研究所（Physikalisch-Technische Reichsanstalt，PTR）担任助手，这是德国当时最顶尖的计量和研究机构之一。

维恩的学术生涯辗转于多个大学之间：1892年，他开始在柏林大学任教；1896年赴亚琛工业大学任物理学教授；1899年获得吉森大学教席；1900年转任维尔茨堡大学物理学教授，接替威廉·伦琴留下的空缺。1920年，维恩被任命为慕尼黑大学物理学教授，在此一直工作到1928年去世。他于1928年8月30日在慕尼黑逝世，享年64岁。

学术生涯

维恩学术生涯中最辉煌的阶段是在物理技术研究所（PTR）度过的1880年代末和1890年代。当时该所正在系统研究热辐射（blackbody radiation）问题。维恩在1893年提出了一个重要的理论结果：黑体辐射的最强波长与绝对温度成反比。这就是著名的维恩位移定律（Wien's displacement law）：λ_max·T = 常数，即温度升高时，黑体辐射的峰值波长向短波方向移动。这一定律定量解释了为什么铁块加热时先从红色变为黄色再变为白色——峰值波长不断向可见光谱的蓝端移动。

1896年，维恩进一步推导出了黑体辐射的能量分布公式，即维恩辐射定律（Wien's radiation law），该公式在短波（高频）区域与实验数据吻合良好。然而随着实验向长波（低频）区域的推进，维恩公式的偏差越来越明显。柏林物理技术研究所的鲁本斯和库尔鲍姆在1900年发表的精确测量数据明确显示了这种偏差。正是在解决维恩辐射定律与实验数据的偏差的过程中，马克斯·普朗克（Max Planck）于1900年提出了能量量子化假设，最终导出了普朗克黑体辐射公式，开创了量子力学的新纪元。

将量纲分析和热力学方法应用于黑体辐射问题是维恩最独到的学术风格。维恩位移定律被公认为热力学量纲分析的经典范例。尽管维恩公式最终被普朗克公式取代，但后者的长波公式在极限条件下收敛于瑞利-金斯公式，短波公式在极限条件下收敛于维恩公式。维恩定律和维恩公式是整个辐射理论大厦的两根支柱。

获奖成就

1911年，维恩获得诺贝尔物理学奖，"以表彰他对热辐射定律的发现"。在诺贝尔奖的评选中，维恩位移定律被列为与普朗克辐射定律并列的基础发现。评审委员会在颁奖词中指出：维恩定律不仅奠定了热辐射测量的理论基础，还为恒星温度测量提供了直接方法。

维恩的位移定律对于天文学的发展意义重大。天文学家通过对恒星光谱峰值波长的测量，利用维恩位移定律可以精确推算恒星表面温度。例如，太阳表面约5800 K，峰值波长在500纳米附近（可见光绿-黄区域）；而参宿四（Betelgeuse）表面约3600 K，峰值波长在800纳米附近（近红外区），呈现红色。直到今天，维恩位移定律仍是天体物理学中最基本的工具之一。

历史贡献

维恩对物理学的贡献远不止热辐射定律。他在1897年发明了维恩过滤器（Wien filter），这是一种利用正交电场和磁场实现离子速度选择的装置，后来成为质谱分析和粒子物理实验中不可或缺的设备。维恩还研究了阴极射线和正射线（canal rays），他测量了正射线的荷质比，这是汤姆孙发现电子之后离子物理的重要进展。

维恩是德国物理学组织工作的重要人物。他曾在1915年至1917年间担任德国物理学会主席。他与迈克耳孙、伦琴、普朗克等人共同推动了国际计量单位的标准化。第一次世界大战期间，维恩利用自己的影响力劝说德意志政府保持科学与国际交流，虽然收效甚微。

维恩还是一位科学史的重要记录者，他撰写了《来自研究与时代的回忆》（Aus dem Leben und der Forschung）一书，详细记录了19世纪末至20世纪初德国物理学黄金时代的人物和事件，是物理学史研究的重要一手资料。书中他对亥姆霍兹、克劳修斯、赫兹等人的描述具有重要的文献价值。

轶事典故

维恩的女儿夏洛特·维恩（Charlotte Wien）后来嫁给了奥地利著名物理学家埃伦费斯特（Paul Ehrenfest）的儿子，两个物理学世家以这种方式结为姻亲。维恩与普朗克的私人关系比较复杂——两人在学术上互相尊重，但普朗克的辐射定律取代了维恩公式在短波区的地位，这在当时引起了一些不快。不过维恩后来公开表示："普朗克修正了我在长波方向的不足，这是物理学的胜利，而非我个人的失败。"

维恩的家在慕尼黑时是当地知识分子和艺术家的聚会场所。他本人酷爱音乐，提琴拉得相当不错，据说他常在物理学讨论结束后即席演奏巴赫的组曲，此时他会说："物理只照亮头脑，而音乐照亮心灵。"

维恩的婚礼也颇有意思。他于1894年与富商之女露易丝·梅勒（Luise Mehler）结婚。婚礼那天他带着实验数据跑到了研究所，让新娘等了整整一个下午。当他的朋友们问他为何如此时，他认真地说："一个正在趋近平衡态的辐射系统不会等你举行完婚礼再冷却。科学不等人。"

参考文献

Nobel Foundation: Wilhelm Wien – Biographical
W. Wien, "On the Laws of Thermal Radiation", Nobel Lecture, 1911
H. Kangro, "Early History of Planck's Radiation Law", Taylor & Francis, 1976
《量子物理史话》，曹天元，辽宁教育出版社
《热力学与统计物理》，汪志诚，高等教育出版社
郭奕玲，《物理学史》，清华大学出版社