中外科学家发明家丛书:普郎克 _2-第2章
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杰出人才。
他迫不及待地想去柏林。
1877年，马克斯·普朗克的身体完全康复了，他马上向柏林大学提出申
请，要求转到那儿去完成学业。经过努力，马克斯·普朗克终于如愿以偿，
进入柏林大学，在赫尔姆霍茨和基尔霍夫门下攻读物理学。
得到柏林大学来的通知时，马克斯·普朗克高兴得像一个小孩子，他仿
佛感觉到，一个属于他的时代已经到来了。
四、孤独的热力学家
按理说在著名的研究者门下学习，应该是件好事，最起码耳濡目染能了
解物理学最新的研究动态。但这样的环境，马克斯·普朗克却并未觉得对自
己有“显著的效益”。他在《科学传记》中回忆了当时的情景：
“显然，赫尔姆霍茨从来没有对讲课认真地作过准备，说起话来总是嗫
嗫嚅嚅，吞吞吐吐。他从小小的笔记本里取出必要的数据，而且在黑板上还
常常写错，在我们的脑海里没有去掉这样的感觉，即感到他自己也同我们一
样似乎至少是厌烦这次讲课。因此，听课的人逐渐减少，最后只剩下三个
人……
“与此相反，基尔霍夫却精心准备宣读的教程，在教程里，每一个句子
都是经过反复斟酌的，该摆在什么位置就摆在什么位置上，不少一句话，也
不多一句话。但总的说来，这像是某种背熟的、枯燥的和单调的东西。我们
赞叹的是讲课者本人，而不是他讲的东西。”
尽管这样，马克斯·普朗克仍然一节不拉地去听讲课。不像其他物理学
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家，马克斯·普朗克没有在物理学实验室里工作过，他只是详细记录两位导
师和数学家魏尔斯特拉斯的讲课纲要，并在家里用心地研究这些讲课纲要。
在 70年代，这位开始起步的理论物理学家在很大程度上还是一个自学
者，尽管他是名正言顺的柏林大学的学生。
在论文著作课中，马克斯·普朗克自修了热学领域的权威克劳休斯的著
作，使他受益很大。克劳休斯——这位伟大的研究者——的作品以其阐述的
清晰和令人信服的力量吸引着马克斯·普朗克。
直到今天，当我们来评价马克斯·普朗克的贡献时，首先要讲到的，无
疑是他在热力学方面的成绩。
马克斯·普朗克一生在热力学方面下最长久的功夫，取得了重要的成绩。
他曾经着重研究了不可逆方程，提出了自己的热力学第二定律的叙述方式。
在另外一些方面，他也发表了一些发人深省的见解。他起初重视热力学理论
的唯象性和连续性，宣称不必借助于有关物质由分子构成的特殊假设来解决
问题。但是他的这种看法后来发生了一定程度的变化。他的研究结果和美国
人吉布斯的结果不谋而合，当他得知此事后，就很自愿地承认了吉布斯的先
见之明。他写的《热力学讲义》一书，曾经在30多年的时间内被公认为一本
特别清楚、特别系统和特别精辟的热力学名著。事实上，在1900年前后，他
已经成为了国际性的热力学权威。
1879年，21岁的马克斯·普朗克提交论文《论机械热学第二定律》进行
答辩，使他获得了哲学博士学位。
在论文中，马克斯·普朗克研究了导热过程不可逆的问题，还提出了表
达熵最初的一般公式。
熵——没有给出明显概念的状态和数量特征，决定着能量转换不可逆的
程度。马克斯·普朗克的表达方式是：“任可方法也不能使导热过程为可逆
的”，——这就超越了克劳休斯提出的熵概念定义的范围。他把熵概念变为
甚至适用于不平衡状态的科学抽象，因而创造性地概括了熵概念。他从一开
始就把熵的问题摆在自己研究的中心，这一确定决定性地促使了量子论的创
立。
然而，这一篇远远超越科学发展的著作，“给当时的科学界的印象等于
零。”——60年后，马克斯·普朗克在《科学传记》中如是说。
虽然他在论文答辩时获得高度评价，但是主考之一阿道夫·冯·拜耳却
暗自认为理论物理学是完全空洞的科学，所以对年轻的马克斯·普朗克表现
了极为轻视的态度。
拜尔是一名化学家，诺贝尔化学奖得主。他属于充满经验主义情绪的自
然科学家之列，这些科学家把直接证明的实验数据范围以外的一切统统弃
掉，认为是“投机的东西”。
马克斯·普朗克把他的博士论文寄给赫尔姆霍茨，而这位导师也许根本
没有翻阅过它。在这个领域内进行研究工作的基尔霍夫仔细地读了这篇文
章，但他把马克斯·普朗克的思维过程当做错误的想法否定了。最后，连克
劳休斯也没有回信，尽管克劳休斯的著作最接近马克斯·普朗克的想法，并
以其作品直接唤起了这个年轻科学家对熵的研究。
面对这样的挫折，马克斯·普朗克并没有停步不前，也没有陷入失望和
丧失勇气。他是那样地坚信自己道路的正确性和自己结论的合理性。
1880年6月14日，也就是马克斯·普朗克博士论文发表的第二年，为
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了获得在大学教授“理论物理学”的权利，年轻勇敢的研究者提交了《各向
同性体在各种温度下的平衡状态》这篇论文，并顺利地通过答辩。这是再一
次论述热和机械能相互作用的研究。
马克斯·普朗克回到慕尼黑，成为慕尼黑大学讲师，讲授“气体力学理
论原理”。
有些科学家指出，在普朗克对辐射问题的贡献中，巧妙地结合了他对不
可逆过程的研究和电动力学的研究。当时麦克斯韦电磁理论已在德国流传开
来，而作为理论物理学家的普朗克，也曾经试图把热力学和当时还是新理论
的麦克斯韦电动力学统一起来。他早在1891年就曾指出“熵增原理必须扩充
到所有自然力……这不但包括热过程和化学过程，而且也包括电过程和别的
过程。”
为了给热辐射不可逆性的处理作好准备，他从1895年开始就认真研究了
电动力学。他的最终目标是通过研究保守性的效应来考察不可逆过程。为此
目的，他研究了电磁振子，而这种研究在他的热辐射理论中起了明显的、重
要的作用。为了证明麦克斯韦理论在红外谱域中可以适用，他在 1911年到
1912年间，曾试图把量子理论中的参量和经典理论中的参量等同起来，这种
方法和思想，曾被某些浅见之士说成“普朗克的对应原理”，但这种指认其
实是对真正的对应原理的一种严重曲解！
五、科学的传播者和倡导者
物理学家A。派斯曾经比较过早期量子理论的三位大师，他指出：普朗克
是一位正规的大学教授，他讲过许多课程，培养了许多哲学博士；爱因斯坦
是个喜欢单独工作的人，他一生讲课很少，也没有培养过研究生；玻尔总是
和许多人一起工作，他不讲课，只开讨论会，他也不带研究生，只培养“博
士后”人员。
早在上中学时，普朗克曾经代替数学教师上过几星期的课，那时他就已
经对教学工作很感兴趣了。在慕尼黑大学，普朗克当了五年讲师。
1885年5月12日，普朗克被委任为基尔大学理论物理学特约教授，主
讲理论物理。
同时，这个职位使他获得了2000马克的年薪，因此他才得以和少年时代
的女友、慕尼黑一位银行家的女儿玛丽·默尔克结婚，建立一个美满的家庭。
除了授课之外，普朗克仍致力于研究热力学，对“第二定律”再度进行
了探讨。他对能的概念提出了新的理论解释，并力图把它的应用范围扩大到
对稀释溶液和热电学领域。他把研究成果编成《普通热化学原理》和《热力
学讲义》两本专集，使后人受益匪浅。
1888年11月29日，普朗克应柏林大学的聘请前往任教。第二年春天，
基尔霍夫教授逝世，普朗克接替他的教职兼任新设的物理研究所所长。1892
年，普朗克被提升为正教授，直至1926年退休。
在柏林，大学讲课成了他经常性的工作。他的讲课遍及力学、流体力学、
电动力学、光学、热力学和分子运动论，一般每六个学期轮流一次。他的讲
课内容都经过精心设计，安排清楚而有条理。例如印度物理学家S。N。玻色曾
经谈道，听了普朗克的讲课，才知道物理学是那样一个理论体系，在该体系
中，整个课题可以从统一的立脚点并根据最少的假设来展开。普朗克根据自
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己的讲课编写了一套理论物理学的书，这套书也成为了名著。
在他40年的教学生涯中，培养了20名哲学博士，其中许多人成了很有
成就的物理学家，有两个人后来获得诺贝尔奖［劳厄（Laue）和玻特（Bathe）］，
另有一个，成为著名的哲学家，即M。石里克。
在带研究生时，普朗克主张让学生们自由发展。也许正是这种态度造成
了他的学生研究课题比较分散，以至没有形成一个有特色的学派。
“结果形成这样的情况。”马克斯·冯·劳厄指出，“即在普朗克的身
边准备考博士的研究生相当少。他期望他们自修，他在准备自己的学位论文
时表现了这种自修的精神。”但是如果说普朗克不甚注意自己的学生发展过
程的形式的话，那么总的说来他仍然是科学青年的教育者。
“我亲眼看见几代人成长起来了，”他在自己80寿辰纪念日说道，“我
有权利这么说：许多学生把我能够给予他们的东西大部分还给了我。我可以
列举许多名字，但我不愿造成这样的印象，似乎我要高抬一些人和贬低一些
人。有一个名字，我仍然想在这里指出来——这就是马克斯·冯·劳厄，我
最亲近的学生，他不仅成了物理学家，而且成了我亲密的和忠实的朋友。”
在场的所有的人都清楚地知道，普朗克很为自己的学生感到自豪。
普朗克主张妇女应有受高等教育的权利。在他任柏林大学校长的一年
（1913—1914），在该校求学的女学生约有770人，而当时全德国的女学生
才3700人，这个数字仅占大学生总人数的6％。他也特别赏识奥地利著名女
物理学家L。迈内特的才能，曾有意去维也纳大学任教，后因柏林大学竭力挽
留而没有去成，但他终究利用自己的威望，把迈内特请到柏林当了他的助教。
当他成了德国科学界的泰斗时，普朗克用他那永远极端负责的精神领导
了德国科学的发展。他经常无微不至地关心各学术单位的款项分配和人员调
配之类的具体工作，在德国物理学会的刊物（Annalen Der Physik）的审稿
方面也进行了持久的、辛勤的工作。此外，他还关心过中学物理教学的改革，
对大学普通物理学的教学也提出过改进意见。
普朗克退休以后，经常到各地去讲演。关于他作为一个讲演者的情况，
他的一位听众留下了有趣的见证：“普朗克住在相当远的格吕内瓦尔德，他
乘市区火车到柏林去。他乘坐的列车常常同我乘坐的发自夏洛膝堡的列车平
行行驶，于是我能够看见普朗克坐在挤满了服务员和女售货员的车厢里，他
在聚精会神地作讲演的笔记。他在讲演时不用提要。他从不讲错，也不嗫嚅。
他偶尔掏出笔记本，目光扫一下黑板之后，说一声： ‘对！’于是又把笔记
本收藏起来。他是我曾经听过的最优秀的报告人。他没有任何特别的习惯，
唯一例外的是：他在自己面前平行放着两支粉笔，当他不写字时，不时调换
两支粉笔的位置。”
直到晚年，在战时和战后的那些困难而混乱的年月中，他还作了许多巡
回演讲，向广大听众阐述了自己关于科学、哲学、道德和宗教等问题的观点。
为了作平生最后一次演讲，他不得不在一月份的寒冷中乘了没有取暖设备的
火车前往演讲地点。有人问他这是图的什么，他说：“在89岁的老年，我不
能再在科学上有所创造了；留给我的只有一种可能，那就是通过在这儿或那
儿重复我的讲话来追踪我的工作为我准备了的方向，以满足那些为真理和知
识而奋斗着的人们的愿望，特别是青年们的愿望。”
六、基本作用量子和原子时代
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1945年的夏天通常被认为是原子时代的开端，那时在北美洲沙漠中进行
了原子武器的第一次技术实验，并用这种武器去轰炸日本的两座大城市——
广岛和长崎。然而原子武器的原理是在这以前45年，在德国柏林大学尊定
的。
众所周知，普朗克的黑体辐射理论，使他成为人类文化史上的不朽人物。
90年代末期，奥托·卢麦尔和恩斯特·普林格斯海姆在帝国技术物理研
究所进行了实验，以使更精确地测定黑体辐射。这些实验成了普朗克的划时
代的发现的出发点。亨里希·鲁宾斯和费尔丁南德·库尔鲍姆在同一个研究
所作长波辐射实验时，特别是作长石和石盐红外残存辐射实验时所取得的测
量结果，对从理论上论证普朗克量子公式，具有决定性的意义。
1900年10月19日，库尔鲍姆向柏林物理学会报告了这些实验。普朗克
在会议前几天得知了鲁宾斯和库尔鲍姆的实验结果，于是在事先准备好的讨
论意见中提出一个新的辐射公式，他认为，这个公式有助于消除表现出来的
不相符合之处。
普朗克的意见是以《论维恩光谱方程的完善》为题公布在《德国物理学
会通报》上的。这篇只有三页的短文在方法论上带有形成发现的痕迹。文中
给出的辐射公式在长波辐射和高温条件下符合库尔鲍姆和鲁宾斯的实验数
据；在短波和低温条件下，该公式成为维恩定律，因而维恩定律具有了有限
定律的性质。
对普朗克方程式的验证，证实了这个方程式同实验数据完全符合。鲁宾
斯在会议后的当天晚上马上对新的辐射公式同现有的测量进行了仔细的核
对，第二天早晨即向普朗克报告了这个情况。
普朗克凭他在热力学中的无与伦比的鉴别力通过半经验的方法找到了自
己的公式。他本人则把这个公式看作是一个“成功推测的中间公式”。现在，
问题在于理论上论证这个公式了。
普朗克后来称这项工作是他一生中最繁重的工作。他在这项工作过程中
得出一个非常惊人的结论，他发现：他的毫无疑问地、正确地反映现实的方
程式，只有在一种崭新的观念中才是正确的，即只有当假定在辐射过程中能
量不是以任何数量，而是以已知的不可分的份额——
