马克斯·普朗克（1918年诺贝尔物理学奖得主）
马克斯·普朗克（1918年诺贝尔物理学奖得主）
| 出生 | 1858年4月23日 德国石勒苏益格公国基尔 |
|---|---|
| 逝世 | 1947年10月4日（89岁） 德国哥廷根 |
| 国籍 | 德国人 |
| 身份 | 物理学家 |
| 获奖年份 | 1918年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔物理学奖 |
| 获奖理由 | 因发现能量量子而对物理学发展做出重大贡献 |
生平
马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）1858年4月23日出生于石勒苏益格公国基尔市的一个学者世家。父亲威廉·普朗克是基尔大学的法学教授，母亲埃玛·帕齐希出身于牧师家庭。普朗克家族在学术和法律界声望显赫，曾祖父和祖父都是神学教授。
普朗克在慕尼黑马克西米利安文理中学接受教育，展现出卓越的音乐天赋——他拥有绝对音感，能熟练演奏钢琴、管风琴和大提琴，甚至还差点以音乐作为职业。然而物理老师菲利普·冯·约利曾劝他不要选择物理学，因为"这个领域已经基本结束了"——这是科学史上最著名的误判之一。
普朗克先后在慕尼黑大学和柏林大学求学，师从赫尔曼·冯·亥姆霍兹、古斯塔夫·基尔霍夫和鲁道夫·克劳修斯。1879年他以热力学第二定律的论文在慕尼黑大学获得博士学位，年仅21岁。此后他在慕尼黑大学和基尔大学任教，1889年接替基尔霍夫成为柏林大学理论物理学教授，在此工作长达近四十年。
普朗克的一生经历了德国从帝国到纳粹再到战后的剧烈动荡。他的长子卡尔在第一次世界大战中阵亡，一对双胞胎女儿均死于难产，幼子埃尔温因参与刺杀希特勒的密谋而被盖世太保处决。这些巨大的个人悲剧贯穿他的晚年。二战后，普朗克被盟军护送至哥廷根安度余生，1947年10月4日因中风离世，享年89岁。
学术生涯
普朗克的学术生涯可以分为三个阶段：早期研究热力学和统计物理，中期——也是最辉煌的时期——创立量子理论，晚期探索科学哲学问题。
普朗克的第一项重要工作是梳理和澄清热力学第二定律的物理意义。他比同时代人更为精准地区分了可逆与不可逆过程的概念，并强调"熵增原理"具有最普遍的适用性。他为热力学中的化学平衡和溶液理论做出了奠基性贡献，但这些成就的光芒最终被他后来的量子发现所遮蔽。
1900年，普朗克面临一个物理学中最棘手的难题：黑体辐射的光谱分布。实验物理学家在精确测量中发现，维恩公式在短波长段与实验吻合但在长波段偏离，而瑞利-金斯公式在长波段吻合但在短波长段发散出灾难性的无穷大能量（即"紫外灾难"）。普朗克从1894年起就开始钻研这个问题，花了整整六年时间。
1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上公布了被他称为"内插公式"的黑体辐射公式，该公式与所有已知实验数据完美吻合。随后的五个星期是他一生中最紧张的时期——他必须为自己的公式找到一个物理上合理的理论推导。在那五个星期里，普朗克不得不做出物理学史上最大胆的假设之一：振子的能量不是连续变化的，而是以最小能量单位ε=hν的整数倍进行交换，其中h是一个新引入的常数——普朗克常数。1900年12月14日，普朗克在德国物理学会上报告了这一推导，这一天被公认为量子物理学的诞生日。
起初普朗克本人并不完全相信能量的量子化是真实存在的物理性质，而是将其视为一种"不得已的数学假定"。然而在随后的几年中，爱因斯坦、玻尔和更多物理学家将量子概念发展成一套新的物理学范式，普朗克逐步接受了量子革命的现实。
获奖成就
普朗克因"发现能量量子而对物理学发展做出重大贡献"获得1918年诺贝尔物理学奖。颁奖典礼于1919年举行，瑞典皇家科学院的颁奖词中称普朗克的量子发现"不仅在辐射理论上是一次革命，而且为整个物理科学开辟了一个全新的研究方向"。
值得注意的是，诺贝尔奖表彰的是能量量子的发现，而非黑体辐射公式本身。瑞典皇家科学院清楚地认识到，真正改变物理学面貌的是那个看似随意引入的常数h，以及它所代表的物理意义——能量的不连续性。普朗克常数h=6.626×10⁻³⁴J·s后来成为物理学中最基本的常数之一。
历史贡献
普朗克最核心的历史贡献是开创了量子物理学。他提出的能量量子化概念从根本上颠覆了自牛顿和莱布尼茨以来物理学中对连续性的基本假设。整个经典物理学建立在连续函数、连续运动和连续变化的数学框架之上，而普朗克引入了一个不可再分的最小作用量——这一突破的深远意义在随后几十年中才被逐步认识。
普朗克常数h出现在原子物理学、核物理学、粒子物理学、量子化学和凝聚态物理学的几乎每一个方程中。海森堡的不确定性原理、薛定谔的波动力学、狄拉克的量子场论，无不以普朗克常数为基础。可以说，没有普朗克就没有整个现代量子世界图景。
普朗克对科学的贡献还包括他的组织工作。他是普鲁士科学院最活跃的成员之一，长期担任德国物理学会主席。他培养和提携了包括马克斯·冯·劳厄、莉泽·迈特纳在内的大批卓越物理学家。1913年，他邀请爱因斯坦到柏林工作，使柏林在1920年代成为世界理论物理学的中心。
在社会责任方面，普朗克在纳粹时期的表现值得深思。他一方面试图抵抗纳粹对科学界的控制——曾冒险面见希特勒为犹太裔同事求情——但另一方面也表现出某种程度的妥协。他晚年对此深感内疚，特别是在得知犹太裔同事被大规模迫害之后。
轶事典故
普朗克是一个极其自律和守信的人，他的时间表精确到分钟，以至于柏林居民都有"根据普朗克散步时间对表"的说法——他每天下午三点准时在柏林御林广场散步，风雨无阻。
音乐陪伴了普朗克一生。他不仅自己演奏水平极高，还经常在家中举办音乐沙龙，爱因斯坦曾与他合奏——爱因斯坦拉小提琴，普朗克弹钢琴。在物理学史上两个最伟大的头脑用音乐交流的场景被传为佳话。
普朗克非常长寿，一直活到1947年。他曾说："科学不能一步到达真理。每次我纠正一个错误，前面就会出现一片新大陆。"
参考文献
1. Planck, M. (1901). Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspektrum. Annalen der Physik, 4: 553–563. 2. Heilbron, J. L. (1986). The Dilemmas of an Upright Man: Max Planck and the Fortunes of German Science. Harvard University Press. 3. 《马克斯·普朗克传》, 库恩著, 中译本. 4. Nobel Foundation: Max Planck – Biographical. nobelprize.org. 5. 曹天元,《量子物理史话》, 辽宁教育出版社, 2006年.