什麼是革命？就是這個思想是如此的離經叛道，以至於連革命者本人都反對它，那才是真革命呀。普朗克就是那個反對自已提出的理論的人。
普朗克
19世紀末，經典物理學中的牛頓力學、麥克斯韋的電磁理論、吉布斯的熱力學和玻耳茲曼的統計物理學已經構建起了完善的物理學體系。
物理學理論中的預言基本上都可以在實驗中驗證了。以當時開爾文男爵威廉.湯姆森的話說，就是“後輩的物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了……”。
然後，開爾文男爵接著又說了句，幾乎每本物理學史中都會反覆引用的話：“但是，在物理學晴朗的天空的遠處，還有兩朵小小的令人不安的烏雲”。
這兩朵烏雲，都與光有關，一朵是關於麥克爾遜—莫雷實驗中得出的光速在各個方向上都不變的問題。另一個是關於黑體輻射的問題。
關於光速在各個方向上都不變的問題，導致愛因斯坦發現了狹義相對論。那麼黑體輻射的問題是什麼問題呢？
所謂的黑體，簡單的說就是，它只吸收光，不反射別的光，它發出的都是它自身的光的物質。比如太陽、燒紅的烙鐵、黑暗中的人體等都可以是近似的黑體。
製作一個黑體也簡單，用一個空心球體，內壁塗上吸收輻射的塗料，外壁開一個小孔。因為從小孔射進球體的光無法反射出來，所以這球體裡就是一個黑體。
而黑體輻射，其實就是一種熱輻射。任何物體，在絕對溫度（－273.15度）以上都會輻射出電磁波也就是光。溫度越高，輻射能力就越強。黑體發出來的光是由它的熱量導致的，所以我們看它的顏色就知道它的大致溫度有多高。
在麥克斯韋電磁理論中，光就是一種電磁波，後來物理學家們得知不同的顏色其實就是不同的波長和頻率。頻率和波長成反比，頻率越大，波長就越短。所以我們說顏色就等於說頻率，說頻率就等於說波長。
頻率從低到高的是：無線電波－紅外線－可見光－紫外線－X射線－γ射線……。它們都是同一種東西，唯一的區別就是頻率不一樣。
黑體的溫度在增高時，它的顏色也在變化。比如一塊烙鐵，隨著溫度的升高，它的顏色會由不可見的紅外線到可見光再到不可見的紫外線......。在可見光中，如果是紅光那溫度不算太高，藍光就意味著溫度很高。
在古代，冶煉青銅時爐中的火焰，隨著溫度升高，顏色要經過黑色、黃白色、青白色、到青色。到火焰顏色發青時溫度最高，這就是我們常說的達到了“爐火純青”的地步。
黑體的溫度升高時輻射強度也增大，顏色（波長、頻率）也在隨之變化，那麼輻射強度與波長(頻率、顏色）之間是怎樣的變化關係呢？物理學家們在做這個實驗時，得出的變化關係曲線圖結果發現，當頻率在達到一定的峰值時，輻射強度就不會再往上升高了，反而是在下降的。溫度越高，這個峰值就越趨向高頻率。如下圖所示：
三種不同溫度的黑體輻射光譜
這就奇怪了，按經典物理學中的電磁理論，光是一種波，它是連續的。物理學家們根據電磁理論、熱力學等推導出來的公式得出來的黑體輻射與波長關係的曲線圖與實驗得出的曲線圖並不相符。
在維恩推導的公式中，波長短的範圍內是準確的，但是在波長大的地方就不適用了；而瑞利-金斯公式得出的結果是在波長大時是一致的，但是在波長短的範圍就不適用。大家可以看下圖：
維恩公式和瑞利.金斯公式曲線圖
如果按瑞利-金斯的公式，頻率越高輻射越強，特別是在紫外線以外的地方，當波長趨近於零時，輻射的強度可以達到了無窮大，這個不可思議啊！我們看到的黑體輻射中，從來也沒有看到過這種無窮大的能量出來。所以物理學家們就稱這種現象為“紫外災難”，也就是黑體輻射的問題。
在這裡，經典物理學失敗了，它沒法解釋這個現象。這是經典物理學的終結，也是量子力學的開端。
1900年的某一天，普朗克的一個物理學家朋友把這個“紫外災難”的事和普朗克說了。普朗克回去後就想，我能不能先不管物理上的理論，我先從數學上去看有沒有辦解決這個問題。
普朗克在大學時，把他想做物理研究的想法和他的導師說明，他的導師曾勸阻他不要學物理，因為物理學的盛宴已過，沒有什麼事可做的了。可是普朗克還是堅持做自己的事。大家戲說普朗克研究物理後的變化是這樣的：
言歸正傳，普朗克幾天後真的湊出了一個公式，並且與實驗中曲線非常的吻合，按普朗克公式得出來的曲線圖是這樣的：
普朗克公式完全吻合實驗結果，虛線是經典物理學公式
但是，在這個公式中，必須滿足一個假設的條件，那就是：輻射出來的電磁波能量不能是連續的，而應該是一份一份的。
他把這個一份一份最小的能量賜予它一個常數h，它的值是h = 6.626×10^(−34) 焦耳·秒。這個常數現在稱之為“普朗克常數”。
這個最小能量與光的頻率有關，它們之間的關係是：
其中E是能量， f頻率，h 是一個常數。
有了這個假設，高頻率輻射光的一份能量就很大了，那麼根據熱力學，它出現的概率就比較低，所以高能輻射就沒有那麼多，這就避免了紫外災難。
普朗克於1900年12月4日發表了他的論文。因為解決了“紫外災難”的問題，他獲得了1918年的諾貝爾物理學獎。但普朗克並不清楚這個“一份一份”的能量意味著什麼？
經典物理學中，麥克斯韋的電磁理論認為電磁波是連續的，光是一種波，而現在竟然說能量是一份一份的。這雖然解決了一個問題，但是同時似乎又引出了另外一個離經叛道的問題。普朗克說：大家不要當真，這只是一個假設。這可是要顛覆經典物理大廈的節奏啊！不僅這個革命者本人普朗克心存疑慮，大家當時也不敢當真。
然而，不管普朗克願不願意接受與承認，因為他，一門劃時代的新科學誕生了，1900年12月4日就是量子論的生日。
第一個把這個天機說破的就是愛因斯坦，他在關鍵時刻，5年後他對光電效應的解釋支持了普克的理論的。從此，量子論開始進入了它蓬勃發展的時代……
關於愛因斯坦的光電效應理論，下次再聊，請關注醬子聊科學。
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