第二年十月份的某一天,柏林工業大學的海因裡希·魯本斯到普朗克家做客,作為實驗物理學家的他向普朗克透露,他們已經把黑體輻射的實驗,做到了頻率更低的遠紅外波段,但得到的資料和維-普定律所預測的結果相差極大。
聽了魯本斯的一番話,普朗克深感茲事體大,他鑽進自己的書房,對著魯本斯帶來的新資料,整整研究了一晚上,然後發現其實只要對維-普定律在數學形式上稍作修改,就能很好地擬合這條新的實驗曲線。
但這都不是關鍵,關鍵是普朗克已經把大話說了出去,他現在修改了這個曾經被自己認為牢不可破的定律,也就意味著熱力學大廈出現了問題。
幾天之後,魯本斯在德國物理學會的又一次會議上,公佈了那些和維-普定律偏差頗多的實驗資料。
這讓普朗克也不得不在會議上起身道歉,說自己之前說過的話可能並不準確。
然後他話鋒一轉,向在場的物理學界同仁,展示了那天晚上他在書房得出的新公式,這次和實驗資料對應得幾乎是天衣無縫。
因為當時仍是實驗為王的年代,這個新公式又實在是過於完美,所以在場的物理學家們,並沒有糾結普朗克的這個新公式有沒有理論基礎,到底從何而來。
自此之後,這個新公式改叫“普朗克定律”,而之前的維-普定律,則又悄悄改回了原本的“維恩公式”這個名稱,就好像之前發生過的一切,都和普朗克沒有任何關係。
但自認為是一名理論家的普朗克,對他得到這個公式的過程十分不滿意。
因為他是在已知實驗結果的情況下倒推、擬合、拼湊之後猜出的結論,完全就是一種作弊。
又經過了幾個月的思考之後,普朗克終於給出來了一個至少算是數學上的推導過程。
他為黑體輻射時規定了一個只和頻率ν成正比的能量最小值(ε=hν),並且把這個能量最小值,叫做“能量子”。
但是這個能量子ε到底是什麼,普朗克自己也沒能找到一種理論上的解釋。
知其然不知其所以然,這讓他感到很絕望。
1931年,在評價自己推匯出普朗克定律時,普朗克說這是“一個絕望的舉動……我將量子假設當作純粹的形式假定,沒有多想其他的,只是想著:我必須得到正面的結果,不管是什麼情況、付出什麼代價”。
後世總因為普朗克率先提出了量子的概念,所以就尊稱他為“量子力學之父”,是新物理學的革命者。
但估計普朗克本人並不想要這個被強安在自己身上的稱呼,他可能比當初在陳橋驛,被黃袍加身的宋太祖還不情願。
順帶一提,雖然維恩的公式早在1900年就被證明了有些錯誤,但他還是獲得了1911年的諾貝爾物理學獎。
而普朗克靠著他的普朗克定律獲獎,卻還要等到八年之後的1919年,他被愛因斯坦提名,然後被瑞典皇家科學院補發了1918年的諾貝爾物理學獎。
在普朗克發表普朗克定律後的第四天,費迪南德·庫爾鮑姆就計算出了一個h=6.55×10J·s的數值來,並把它稱為普朗克常數。
幾年之後,瑞士伯爾尼專利局的一個小職員,在一篇論文中,再次用到了普朗克常數,還提出來了一個驚世駭俗的光量子假說。
愛因斯坦當然也對如何推匯出普朗克定律很感興趣。
事實上,自從普朗克提出來了這個和實驗結果擬合得非常完美的定律之後,不光是他和愛因斯坦,每一個物理學家都在嘗試,如何才能從理論入手,推匯出普朗克定律。
愛因斯坦在1917年的輻射論文中,第一次推匯出了普朗克定律。
但是他的推導過程並不完備,在其中藉助了玻爾的原子模型,並且還透過輻射體和輻射場的熱平衡才獲得了成功。
如果不借助輻射體腔壁上的原子,只考慮輻射場的話,應該也能推匯出普朗克定律才對。
愛因斯坦又把自己的光量子理論引入到了這個輻射場中,把輻射體空腔內的輻射不再當做是連續分佈的電磁波,而是不同頻率的光子。
因為光子之間沒有相互作用,所以這個黑體輻射問題就被他轉換成為了物理學家們更為熟悉的理想氣體系統,用統計手段推匯出它的狀態來應該是輕而易舉的。
正因為如此輕而易舉,所以愛因斯坦,還有瑞利男爵三世,以及其他人都曾經嘗試過。
但是,誰也沒能推匯出普朗克定律,反而大家得到的都是和其近似的維恩定律,也就是在1900年德國物理學會的會議上,被普朗克親手斃掉的那個。
如何從第一性原理推匯出普朗克定律,已經成為了物理學界公認的一大難題。
現在,在普朗克提出普朗克定律的二十三年之後,這樣一篇論文,終於擺到了普朗克的面前。
 本章完