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【早安你好,來點(diǎn)科學(xué)?】學(xué)物理的孩子不會變壞,但是會變??

Pomelan | 2022-01-10 09:00:03 | 巴幣 24168 | 人氣 5642


早安你好,來點(diǎn)科學(xué)?就決定用這當(dāng)新系列的標(biāo)題了,未來不定期的早上九點(diǎn)發(fā)文,但我也不知道能堅(jiān)持多久,總之且做且觀察吧。

今天算是老圖重發(fā),不過這回我們來看一看梗圖背後的故事,講一講普朗克的故事。

《學(xué)物理的孩子不會變壞,但是會變??》

  馬克斯·普朗克(Max Planck),開創(chuàng)量子力學(xué)領(lǐng)域,引領(lǐng)物理學(xué)進(jìn)入全新時(shí)代,不過代價(jià)顯然就是,變邋塌了(誤)。

  普朗克1858年4月23日在德國出生,他老爸、阿公、阿祖都是教授,家世可謂相當(dāng)了得。

  加上他外表俊俏,還有著極佳的音樂天賦,幾乎就是那種教科書等級的大家公子了,不過當(dāng)他學(xué)至大學(xué),卻選擇了一條和這形象截然不同的道路:物理學(xué)

  (補(bǔ)充:其實(shí)普朗克也沒有完全放棄音樂,只是把音樂變成興趣而已,他投身物理之後還是會彈鋼琴的。)

  但他進(jìn)入大學(xué)的那個(gè)時(shí)代,古典物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展得差不多了,連教授都勸他別學(xué)物理,因?yàn)檫@裡已經(jīng)沒東西可以再研究了,只剩下一些不重要的小空白。

  但普朗克依然決定以物理為畢生志向,因?yàn)樗緛砭蜎]有期望在物理的汪洋中發(fā)現(xiàn)新大陸,他只想做一名忠誠的守護(hù)者,在既有的基礎(chǔ)之下追求更深的理解。

  然而,這時(shí)候的普朗克,殊不知自己將在未來親手擊碎這個(gè)夢想。

  (補(bǔ)充:1878年,普朗克20歲,圖中左側(cè)那張盛世美顏就是當(dāng)時(shí)拍的。)

  普朗克在就學(xué)時(shí)便取得了教師資格,並在年僅21歲時(shí)就遞交了博士論文,畢業(yè)之後進(jìn)入學(xué)校教書,直到1894年被選為普魯士科學(xué)院的院士。

  (補(bǔ)充:普朗克任教職時(shí)指導(dǎo)了大約20位博士生,其中就有3位得了諾貝爾獎,其他幾位也多對科學(xué)界有所貢獻(xiàn)。)

  至此,普朗克開始研究那個(gè)即將改變世界的題目:「黑體輻射」,先解釋什麼是「黑體」,那是一種並不實(shí)際存在的假想物體,黑體能吸收外來的所有電磁波,且不會發(fā)生反射與透射,而當(dāng)黑體的溫度上升時(shí),黑體則會向外放出電磁波,這就稱為「黑體輻射」。

  (補(bǔ)充:電磁波是一系列波長與頻率不同的波,我們平常能看到的可見光也是電磁波的一種,波長約介於380奈米~760奈米之間,頻率則約介於790兆赫茲~400兆赫茲之間。)

  然而當(dāng)時(shí)的黑體輻射有個(gè)小問題。

  這故事要從1896年開始說起,物理學(xué)家維因,提出了一個(gè)公式,用以計(jì)算黑體輻射的頻率和能量間的關(guān)係,結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)這公式只能對高頻率黑體輻射使用,低頻率就會出錯(cuò)。

  普朗克於是也開始研究這個(gè)問題,想盡辦法得出了一個(gè)能在低頻率和高頻率都適用的式子,終於,1900年,他公佈了那驚世駭俗的普朗克關(guān)係式:「E=hν」(能量=普朗克常數(shù)×頻率)。

  (補(bǔ)充:1900年時(shí),還有另一位物理學(xué)家瑞利,提出了另一個(gè)公式,同樣用以計(jì)算黑體輻射的頻率和能量間的關(guān)係,結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)這公式只能對低頻率黑體輻射使用,高頻率就會出錯(cuò)。)

  為了完成這條公式,普朗克顛覆了古典物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,不再將能量視為連續(xù)且不可分割的波,而是將能量暫時(shí)當(dāng)作具有最小單位的粒子來看待,也就是「量子」。

  本來以古典物理守護(hù)者為志向的普朗克,這時(shí)只能看著自己過去的認(rèn)知在面前崩塌,就如同一個(gè)虔誠的信徒,無意間找到了神不存在的鐵證一樣,讓他一時(shí)難以接受自己的研究成果。

  因此,自從普朗克提出量子之後,他又花了數(shù)年的時(shí)間想讓量子符合古典物理學(xué),試圖對抗自己的理論,然而數(shù)學(xué)的證據(jù)最後還是讓他認(rèn)知到,這麼做只會徒勞無功。

  (補(bǔ)充:1901年,普朗克43歲,圖中右側(cè)的照片或許就是因?yàn)樗χ妥约旱睦碚摯蚣埽钥雌饋聿胚@麼狂野吧?)

  普朗克逐漸釋懷的同時(shí),也持續(xù)對科學(xué)界貢獻(xiàn)心力,例如愛因斯坦相對論首次發(fā)表時(shí),普朗克就是那少數(shù)幾個(gè)看出重要性的人,正是有他的提拔,愛因斯坦的光芒才得以閃耀。

  普朗克的科學(xué)成就讓他在1918年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,還在有生之年就被印在德國的貨幣和郵票上,但就如同那句話所說:「當(dāng)上帝為你開了一扇窗,祂同時(shí)會幫你關(guān)一扇門。」(嗯?)

  和普朗克的科學(xué)成就相比,他晚年的家庭生活其實(shí)相當(dāng)悲傷。

  1887年,他和第一任妻子瑪麗結(jié)婚,育有兩個(gè)兒子和兩個(gè)女兒,但1909年瑪麗就因病過世。他接著在兩年後的1911年和第二任妻子瑪格麗特再婚,並又獲得一個(gè)兒子。

  然而他的大兒子在一戰(zhàn)時(shí)陣亡、二兒子也在一戰(zhàn)時(shí)被俘,後在二戰(zhàn)時(shí)捲入希特勒刺殺案而被判死、大女兒和二女兒則都因難產(chǎn)相繼去世。

  他的住宅亦在1944年被空襲夷平,家中的書籍、科學(xué)記錄毀於一旦。

  但普朗克沒有被打倒,仍不斷四處演講,甚至成為英國皇家學(xué)會紀(jì)念牛頓誕辰300周年時(shí),唯一一位受邀的德國人,就連德國最具盛名的科學(xué)研究機(jī)構(gòu),都改名為馬克斯·普朗克學(xué)會並沿用至今,他至死都在為自己一生熱愛的科學(xué)奉獻(xiàn)生命。

  普朗克最終在1947年10月4日與世長辭,享壽89歲,留給後世龐大的學(xué)術(shù)資產(chǎn),開闢了物理學(xué)的全新時(shí)代。

  這就是普朗克傳奇的一生。



翻譯與撰文:Pomelan
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寫這篇的時(shí)候一直覺得很不踏實(shí),因?yàn)閮?nèi)容涉及太多專業(yè)領(lǐng)域,深怕理解錯(cuò)誤,想要兼顧淺白和深度,卻做得不好,因此文中如有任何錯(cuò)誤,請各位務(wù)必不吝指正,萬分感謝。
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henry455235忠實(shí)粉絲
不管他吸了什麼也給我來一點(diǎn)
2022-01-10 23:01:08
Pomelan
量子,他吸了量子
2022-01-11 00:36:59
水果茶
就是你 發(fā)現(xiàn)了這鬼東西 害我要學(xué)這些
2022-01-11 00:18:42
Pomelan
笑死,又到了學(xué)生們想回到過去謀害科學(xué)家的時(shí)刻
2022-01-11 00:37:33
DLex
所以是物理害了霍金嗎,我要綁架物理叫他贖罪
2022-01-11 01:06:43
Forster muwa
想像一下,如果神說:喔?這人在研發(fā)科學(xué)阿……嗯?學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)高、家教與收入也都很不錯(cuò)……好吧,為了搞死你,我只能發(fā)動世界大戰(zhàn)了(棒讀
2022-01-11 01:25:48
章魚茶忠實(shí)粉絲
幸好那時(shí)候程式模擬還沒出現(xiàn),不然他應(yīng)該看起來狂暴個(gè)至少兩倍
2022-01-15 18:22:28

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