“一言以蔽之,我做的这件事,可以简单地看作是孤注一掷。我生性平和,不愿进行任何吉凶未卜的冒险。但是我经过六年的艰苦摸索,终于明白,经典物理学对这个黑体辐射问题是丝毫没有办法的。旧的理论既然无能为力,那么就一定要寻找一个新的解释,不管代价多高也一定要把它找到。除了热力学的两条定律必须维持外,至于别的,我准备牺牲我以前对物理所抱的任何一个信念。问题往往是这样,到实在不能解决时,抛弃旧框子,引入新概念,就立即迎刃而解了。”
普朗克引入了一个什么新概念呢?就是说辐射的能量不是连续的,如管子里流的水那样,而是成一小份一小份的,像机关枪里不断射出的子弹。这一份一份就取名为“量子”,量子在拉丁文里是“分立的部分”或“数量”的意思。把一个整体的连续的能量换个角度看作是无数量子的集合,问题就好解决了。这样还不好懂,我们举一个相似的例子,这本书中曾写到祖冲之求圆周率的故事。圆,这个光溜溜的家伙真不好下手,但是祖冲之偏不把它看成是连续的、完整的圆,而认为是一个圆内接的无限多边的正多边形,边越多,就越趋近于圆,而那个圆周率也越求越精,但总求不完:
π=3.1415926535897932384626……
普朗克现在把能量分成许多能量子,这些能量子相加就趋近于它的总能量。能量子又与它的频率有关,他得出这样一个公式:
能量子=h×频率
h后来被称作普朗克常数,是:
0.0000000000000000000000000066……
这真是小到极点,它表示我们把每一块物质看成一些跳动的粒子时,这个跳动是多么微弱。但是不要忘了,就是这么个小数字却决定着原子弹那威力无比的爆炸。
但是,普朗克这个新理论实在是太革命了。物理学会虽然请他做了报告,可是没有一人相信这个新观念,连普朗克本人也觉得最好能把新旧理论统一起来。他虽然勇敢地提出了新观念,但就如儿子对一个专横暴戾的父亲,忍无可忍而大骂了一声,而这一声刚出口,他就立即受到一种伦理上的自责。在后来一段时间,普朗克总在寻找更好的办法把新观念纳入旧理论,就像牛顿后来用科学来证明上帝一样,一个新理论在诞生之初经常会表现得惴惴不安,未敢立即脱离它的母体。
但是,正当普朗克孤立无援而且自己也有四年时间裹足不前时,瑞士专利局的一个小职员发表了一个重大的声明,带着增援部队杀上阵来。
这个人就是当时还未出名的爱因斯坦(1879—1955年)。他提出一个光电效应理论,比普朗克还要大胆。普朗克说物质是一份一份地吸收或放出能量,爱因斯坦说还不止于此,每个能量子在脱出物质之后必定以某种方式表现为像一个粒子,一个光粒子,即我们现在说的光子。实验证明在光电效应中,当光的亮度,即光的量增大时,电子的速度却不能增大。这用麦克斯韦的经典电磁理论无法解释,而爱因斯坦的新理论立即来拯救这又一个新的“紫外灾变”了。光子像子弹,射在金属上的子弹越多,撞出的电子数越多,但并不能增加它的速度。要想增加电子的飞出速度,就得改用重子弹,加强碰撞力——这就是提高频率。好了,这一下天衣无缝地证明了我们上面提到的普朗克公式:能量子=h×频率。
这对普朗克真是在关键时刻最关键的支持,爱因斯坦因此获得1921年的诺贝尔奖。当然,普朗克也获得了1920年的诺贝尔奖。他在一次演说中谦虚地说:“如果一个矿工发现了一座金矿。那是因为地下本来就有金子。我不去发现量子原理,也总有人会去发现它的。”物理学到一定阶段总要推出自己的代表人物的。