马克斯·普朗克 （德国物理学家、量子力学创始人之一）

简介

1858年4月23日，马克斯·普朗克出生于德国基尔，幼年跟随父亲迁居慕尼黑，中学时期在数学老师赫尔曼·米勒尔的引导下将兴趣转到自然科学方面。而后先后进入慕尼黑大学、柏林大学就读，曾师从赫尔曼·冯·亥姆霍兹等著名物理学家。1879年，21岁的马克斯·普朗克凭借论文《论机械热学第二定律》获得了哲学博士学位，在论文中研究了导热过程不可逆的问题，提出了表达嫡定律的最初的一般公式。1880年，他成为慕尼黑大学的无公薪讲师，1885年，任基尔大学副教授；1888年，作为著名德国物理学家基尔霍夫的继承人，被聘为柏林大学副教授，并担任理论物理研究所所长。1892年普朗克在柏林大学升为正教授，直至1926年因其他任务过多而辞去了这一职位。1894年，他入选普鲁士皇家科学院；1912年，当选为普鲁士科学院的四位常务秘书之一，并在这一年成为柏林大学校长，1926年，马克斯·普朗克从柏林大学退休，薛定谔是其教授席位的接班人。1930年当选为威廉皇帝协会主席，1947年10月4日，普朗克在德国下萨克森州哥廷根因病逝世，享年89岁。

普朗克拥有杰出的学术成就，不仅是奠定了量子论的基础，提出普朗克公式、普朗克常数及玻尔兹曼常数，更是热力学领域大师，对“熵”等概念的理解超越所处时代。普朗克提出量子的概念，从此物理学由经典时代迈向量子时代，量子规律的发现重构了整个科学领域，从物理、化学、生物、材料再到工程应用领域比如电子信息产业。包括现在互联网，没有量子规律的发现，大部分的现代科技都不会产生。同时量子论的诞生是物理学思想的一次重大革命，彻底改变人类对原子与次原子的认识，打破了经典物理学的旧体系，是现代物理学上的一场革命性突破。1918年12月10日，马克斯·普朗克因发现量子理论而获诺贝尔物理奖。作为一个爱国者，他的一生是复杂的，在纳粹当政时，他坚定地支持了爱因斯坦，资助受迫害的犹太科学家；但也曾在一战时期签下德国为侵占比利时辩护的《文明宣言》。

人物生平

早年经历

1858年4月23日，马克斯·普朗克在德国基尔出生。他是法律教授威廉·普朗克和夫人埃玛·帕齐希的第六个孩子，祖辈有不少人担任过施瓦本的教士、教师和城市录事，曾祖父和祖父都是哥廷根大学的神学教授。马克斯·普朗克有三个哥哥、两个姐姐和一个弟弟。

教育经历

1867年，马克斯·普朗克的父亲应邀到慕尼黑大学讲学，而他正好完成了小学低年级的课程，于是他们全家迁居慕尼黑。之后马克斯·普朗克考入古典皇家马克西米连大学预科学校，在校期间总是名列前茅。

普朗克保持着古典时期的优良风格，对音乐和文学有着浓厚的兴趣，早年曾经在音乐和科学之间摇摆不定。中学时期，数学老师赫尔曼·米勒尔发现马克斯·普朗克有杰出的数学才能，不仅鼓励他学好数学，还利用业余时间教他天文学、力学，普朗克的兴趣开始转到自然科学方面。在高中时代，普朗克就曾经替数学老师代过几个星期的数学课，亥姆霍兹推荐他去柏林大学任教时说：“至于他作为一位教师的才能，我们从基尔大学已经获得了十分满意的报告。”

学生时代的普朗克具有音乐天赋，又爱好文学。他会钢琴、管风琴和大提琴，还上过演唱课，曾在慕尼黑学生学者歌唱协会为多首歌曲和一部轻歌剧作曲。但是普朗克并没有选择音乐作为他的大学专业、抱着对“已经存在的物理学基础，或许能将其加深”的信念，开始了他的物理学学业。

1874年10月21日，马克斯·普朗克考入慕尼黑大学，主攻数学，后在倾听了菲力浦·冯·约里的讲座后决定兼修理论物理。1875年冬，马克斯·普朗克不幸得了肺病，不得不选择休学。然而在家养病的马克斯·普朗克并没有停止学习，他了解到柏林大学许多人在从事理论物理学的研究，如赫尔姆霍茨、基尔霍夫、克劳休斯和波尔茨曼等。

1877年，马克斯·普朗克的身体完全康复后，马上向柏林大学提出转学申请。经过努力，马克斯·普朗克如愿进入柏林大学，虽然师从著名物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹、古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫以及数学家卡尔·魏尔施特拉斯，但他却主要是从鲁道夫·克劳修斯的讲义中自学，并受到这位热力学奠基人的重要影响。1879年，21岁的马克斯·普朗克凭借论文《论机械热学第二定律》（Uber den zweiten Hauptsatz der mechanischen Warmetheorie）获得了哲学博士学位。在论文中，马克斯·普朗克研究了导热过程不可逆的问题，还提出了表达嫡定律的最初的一般公式。完成论文后，慕尼黑大学授予普朗克最高荣誉“最优异学业成绩”。

工作与科研经历

1880年，普朗克获得了大学任教资格，他的任教资格论文《各向同性物体在不同温度下的平衡状态》（Uber Gleichgewichtszustande isotroper in Verschiedenen Temperaturen），也是在讨论热力学。

获得大学任教资格后，普朗克在慕尼黑并没有得到专业界的重视，但他继续他在热理论领域的工作，提出了热动力学公式，却没有发觉这一公式在此前已由约西亚·威拉德·吉布斯提出过。鲁道夫·克劳修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中处于中心位置。

1885年，普朗克开始在基尔大学担任理论物理学副教授。这时，理论物理学还属于一门新的学科，选修的学生较少，这就使他有更多的时间去从事新课题的探讨和研究，并为他后来提出的辐射理论打下了基础。

1887年，普朗克接替基尔霍夫来到柏林大学担任理论物理研究所的主任。在柏林期间，普朗克为柏林物理学会做出了贡献，他说道：“当时，我其实是唯一一个理论物理学家，感觉并不轻松，我提出了我的熵理论，而这在当时并不受欢迎，因为它是一个数学的魔鬼。”1889年，普朗克接受柏林大学邀请成为理论物理学教授。同时，他取得了有关电解质方面的最新成果，使他对基础性问题做出了一项决定性的贡献。1892年晋升为正教授。1894年，普朗克被选为柏林科学院院士，受到威廉·维恩的黑体辐射公式以及相关论文的影响，开始关注黑体辐射问题，

1897年，格廷根大学哲学系授奖给普朗克的专著《能量守恒原理》（Das Prinzip der Erhaltung der Energie，1897年）。在普朗克的倡议下，柏林物理学会在1898年改为了德国物理学会。

1900年10月19日，普朗克开始论证一个新的辐射公式，其在德国物理学会上首次提出“基础无序原理”（principle of elementary disorder）。1900年12月14日，他终于论证完了他的公式，提出了著名的“普朗克量子公式”在这个公式中有一个重要常数h，叫作“普朗克恒量”，即“普朗克常数”量子论从此诞生了，正是它开辟了一条通往原子时代的崭新道路。

1906年至1908年，普朗克在爱因斯坦先驱性工作的基础上进行相对论动力学研究。1911年，首届索尔维会议在布鲁塞尔召开，会议围绕量子论展开，普朗克清晰地描述了热力学第三定律。1913年，普朗克就任柏林大学校长并加人威廉皇帝学会。1914年，第一次世界大战爆发。1914年8月，德国侵比利时和法，随后，德国的九十三位文化科学家联名发表了一篇所谓《文明宣言》 (德国文化界宣言)，普朗克也签署了这份宣言。这份宣言宣称德国的威廉帝是“世界和平的卫士”，公开为德国的侵略行为狡辩，还宣称全世界都应该接受“真正德国精神”。

1915年，由他担任四个常任主席之一的普鲁士科学院将奖项颁给了一项意大利的研究成果，而当时战争中的意大利是德国的敌人。1916年，签署声明反对德国的军国主义。普朗克加人了古斯塔夫·施特雷泽曼（1926年获诺贝尔和平奖）的德国人民党，该党的国内政策自由，而对外政策则相对保守。普朗克反对普选权，并认为纳粹独裁是“人民大众法治升华”的结果。

1918年，被选为英国皇家学会会员。1919年人们利用普朗克导出的量子理论为许多领域带来了丰硕的成果。几十位物理学家就他理应得到诺贝尔奖而向斯德哥尔摩的授奖者提出强烈的抗议，经过评判，诺贝尔委员会放弃了认为普朗克的首创没有带来一种自洽理论的反对意见，1919年年底，斯德哥尔摩方面决定，把1918年未颁发的物理学奖项授予普朗克。

1920年，普朗克和其他科学家建立了“德国科学紧急委员会”，以资助德国的科学发展。1926年，马克斯·普朗克从柏林大学退休，薛定谔是其教授席位的接班人。

晚年经历

1933年，纳粹上台时普朗克75岁，普朗克认为，带有种族主义的法律会对德国科学造成巨大伤害。他请求希特勒接见，见面后普朗克谨慎地把自己的观点传达出来，结果希特勒勃然大怒。为了国家和民族大计，作为威廉皇家学会的主席，他在1933年7月14日上书内政部长威廉·弗里克（1877-1946年），表示学会愿意投入到帝国的种族纯净研究中。1937年，他辞去了德皇威廉学院院长职务。

1944年，在一次空袭中，一枚炸弹击中了普朗克的房子，摧毁了他的许多财产，其中包括他所有的科学笔记本。第二次世界大战结束时，美国官方将普朗克和第二任妻子带至哥廷根。普朗克在晚年投入了大量笔墨在哲学、美学及宗教问题上，与爱因斯坦、薛定谔一起坚决反对波尔、波恩、海森堡等人在1925-1926年将不确定的、统计学的世界观引入量子力学。

逝世与安葬

1947年10月4日，马克斯·普朗克在德国下萨克森州哥廷根因病逝世，享年89岁。普朗克的墓在哥廷根市公墓内，其标志是一块简单的矩形石碑，上面只刻着他的名字，下角写着：h=6.62×10－27尔格·秒。

主要成果

热力学

普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。他认为热力学第二定律不只是涉及热的现象，而且同一切自然过程有关。他认为由于熵的极大值对应于平衡态，所以深入地研究，就能掌握有关物理和化学平衡的一切规律。此后，他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。同时在《论热力学第二定律》中花大量篇幅回顾和考察热力学的发展历史，文中深刻地讨论了热力学的普遍问题、研究方法和发展路线。普朗克以热力学的历史为依据和参照系，探讨了新观点究竟要在什么地方、以何种程度同传统理论决裂，剖析了旧理论的局限性，提出新理论的各种可能性。

普朗克黑体辐射定律

针对黑体辐射定律，普朗克曾经委托过电力公司制造能消耗最少能量，但能产生最多光能的灯泡，这一问题也曾在1859年被基尔霍夫所提出—黑体在热力学平衡下的电磁辐射功率与辐射频率和黑体温度的关系。帝国物理技术学院（Physikalisch Technischer Reichsanstalt）对这个问题进行了实验研究，但是经典物理学的瑞利金斯公式无法解释高频下的测量结果，这个定律却也创造了日后的“紫外灾难”。后来，威廉·维恩给出了维恩位移定律，可以正确反映高频下的结果，但却又无法符合低频率下的结果。这些定律之所以能发起有一小部分是普朗克的贡献，但大多数的教科书却都没有提到他。普朗克在1899年就率先提出解决此问题的方法，叫作“基础无序原理”，并把瑞利-金斯定律和维恩位移定律这两条定律使用一种熵列式进行内插，由此发现了普朗克辐射定律，可以很好地描述测量结果，不久后，人们发现他的这项新理论是没有实验证据的，这也让普朗克在当时感到无奈。可是他并没有因此而气馁，反而修正了自己的方式，最后成功地推导出著名的第一版普朗克黑体辐射定律，此定律在描述由实验观察来的黑体辐射光谱时呈现良好的状态，这一定律于1900年10月19日在德国物理学会上首次提出。

普朗克常数

在推导出普朗克公式之前，维恩公式和瑞利-金斯都是用经典物理学的方法研究热辐射，因此得出了与实验不符的结果，这也暴露出了经典物理学的局限性。普朗克用内插法综合了维恩公式和瑞利-金斯公式，得到了一个完全和实验曲线符合的黑体辐射公式，即普朗克公式。

荣誉

人物评价

物理学家、电子论的建立者洛伦兹评价普朗克：“我们一定不要忘记，能交上闪现这样灵感的好运的，只有那些刻苦工作和深人思考的人。”其认为那是能够解释黑体辐射全谱的唯一理论。他是第一批评论量子理论、并强调把量子假说同电子理论进行对照的人之一。

德国物理学家马克斯·冯·劳厄这样评价普朗克 :“只要自然科学存在，它就永远不会让普朗克的名字被遗忘。”

玻恩在评价普朗克时写道，“从天性来讲，他是一位思想保守的人，他根本不知道何为革命，只是他惊人的逻辑推理能力让他不得不在事实面前折服。”

在诺贝尔奖授奖仪式上，瑞典皇家科学院院长就在致辞中称普朗克的理论研究是具有划时代意义的研究工作，明确地指出，“普朗克辐射理论是现代物理学研究的最重要的指导原则，而且可以看出普朗克的天才发现作为科学的财富将在以后很长时间内发挥作用。”

爱因斯坦在谈论普朗克的量子理论时说：“这一发现成为20世纪整个物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展.要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用的理论。”

1947年，普朗克去世后，爱因斯坦在普朗克的悼词中说道：“一个以伟大的创造性观念造福于世界的人，不需要后人来赞扬.他的成就本身就已给了他一个更高的报答。”

查尔斯·罗伯特·达尔文：普朗克不仅作为一位科学理论的提出者值得我们致敬，作为一个人，他同样无愧于我们发自内心的赞扬。他谦逊和善，光明磊落，温和善良，经过了这个不幸年代的考验，也熬过了诸多苦痛，他仍然留有他的正直与无声的勇气。

人物关系

家庭

以上内容参考：

其他

参考文献：

后世纪念

普朗克研究所

德国政府为了纪念马克斯·普朗克，将威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。德国还专门设立马克斯·普朗克科学促进会，旨在改变高校和科研机构截然分开的状况，使科研和大学相结合，使高校成为一支重要的科技力量。

普朗克小行星

1938年，在普朗克的80寿辰庆祝会上，人们送给他一个永久性的礼物，第1069号小行星以普朗克的名字命名为Planckia。

纪念硬币

1957年至1971年德国官方2马克硬币使用普朗克的肖像，1983年德意志民主共和国发布一枚5马克纪念硬币，纪念普朗克诞辰125周年。

纪念邮票

2008年，德国发行了普朗克纪念邮票。

探测卫星

2009年5月14日，以马克斯·普朗克的名字命名的科学探测卫星随欧洲阿丽亚娜5－ECA型火箭成功升空，它携带了一系列敏锐度极高的仪器，能够对宇宙微波背景辐射进行深入探测。

马克斯·普朗克学院

2017年9月初，德国联邦教育部、马克斯·普朗克学会和德国大学校长联席会议三方联合宣布，于2018年启动首批三个试点的马克斯·普朗克学院，作为"精英倡议"中博士生院以及国际马克斯·普朗克研究学校的补充。

注释

马克斯·普朗克出生时基尔隶属于丹麦。

经典物理学主要由伽利略（1564—1642 年）和牛顿（1642— 1727 年）等人于 17 世纪创立，经过 18 世纪在各个方向上的拓 展，到 19 世纪得到了全面和系统的发展而达到了它辉煌的顶点。 到 19 世纪末，已建成了一个包括力、热、声、光、电学等学科 在内的宏伟完整的理论体系。特别是它的三大支柱——经典力学、 经典电动力学、经典热力学和统计力学对人类的科学认识产生 了深远的影响。

任教资格论文是指在申请人完成一项相对独立的研究后，会授予相关人员任教资格。

黑体是所有频率下电磁辐射的完美吸收体和完美发射体。经典上人们认为，每种模式的强度随频率的二次方增长。而事实上试图用经典的均分定理建立模型来解释黑体辐射光谱是不成功的。这也就是“紫外灾难”难题。

现为马克思·普朗克学会。