《宇宙之問》量子是如何起源的？

量子，在微觀物理學中指的是一個離散的量。來自拉丁語

quantus

，

意為多少

，

代表相當數量的某事。

“

量子

”

概念，是在

1900

年被德國理論物理學家

馬克斯

·

普朗克（

Max

Planck）

最先提出的，這一概念被用於解決黑體輻射的問題上。

黑體輻射是由基爾霍夫（

Gustav Robert Kirchhoff

）提出，

黑體輻射問題研究的是輻射與周圍物體處於平衡狀態時

，

能量按波長（或頻率）的分佈。

宇宙中，所有的物體都

會

發射出熱輻射，這種輻射是

—

定波長範圍內的電磁波 。對於外來的輻射，物體有反射或吸收的作用，如果

—

個物體能

夠

全

部

吸收投射在它上面的輻射，而無反射，那麼這種物體就稱之為絕對黑體，簡稱黑體。

一個空腔可以看作黑體，當空腔與內部的輻射處於平衡時，腔壁單位面積所發射出的輻射能量和它吸收的輻射能量相等。透過實驗研究得出，平衡時的輻射能量密度按波長分佈的曲線，其形狀與位置只與黑體的絕對溫度有關，而與空腔的形狀及組成的物質無關。

一些科學家開始從經典理論出發，試圖揭開這種能量分佈的規律，希望能夠推匯出與實驗結果相吻合的能量分佈公式，但都沒有成功

。

科學家

維恩（

Wien

）從熱力學的角度出發，加上一些特殊假設，得出

了

一個黑體輻射能量分佈公式

——

維恩公式

，這個

公式，在短波部分與實驗結果還符合，而在長波部分則顯著不一致。

緊

接著，瑞利（

Rayleigh

）和金斯（

Jeans

），從另外的

視角

出發，根據經典的電動力學和統計物理學得出

了一個

黑體輻射能量分佈公式，這個公式的能量分佈特徵剛好相反，在長波部分與實驗結果還符合，而在短波的部分則完全不符。

1896

年，普朗克讀到了維恩黑體輻射論文，在柏林大學的辦公室裡，普朗克利用數學上的內插法湊出

了

一個可以滿足所有波段的公式，長波時表現出正比關係，短波時退化為維恩公式。

同年

10

月

，在

柏林物理學會

的

會議上，普朗克公佈了這個拼湊出來的公式，經過

大家的

檢驗

，這個公式

與實驗結果

吻合

的很好。

普朗克

作為

一位

傳統的

，

保守的物理學家，在解決黑體輻射理論內部的問題時，他發現

了一個奇特的事情

，必須假定能量在發射和吸收的時候，不是連續的，而是一份一份的。

從經典的理論看，所有的事物都是連續的，並且所有的現象解釋所用到的理論都是在連續的基礎上進行的。普朗克

最終還是

不顧一切打破經典的常規的東西，提出了他的量子的假定，他認為，黑體發射和吸收輻射能量的方式不是連續的，而是以非連續的方式進行的。

普拉克的

量子

假定

，

引發了一場物理學基本理論的大地震，不過普拉克的假定成功的解決了黑體輻射問題，

最後

慢慢的被人們證實和接受。

“量子”的出現，標誌著量子

理

論的誕生。因此，

1900

年也被視為一道經典理論與量子理論的分水嶺。