波裏“獨家”發揮出來。普朗克嚐試了幾天,終於遇上了一個BingoMoment,他湊出了一個公式,看上去似乎正符合要求。在長波的時候,它表現得就像正比關係一樣。而在短波的時候,它則退化為維恩公式的原始形式。
10月19號,普朗克在柏林德國物理學會(DeutschenPhysikalischenGesellschaft)的會議上,把這個新鮮出爐的公式公諸於眾。當天晚上,魯本斯就仔細比較了這個公式與實驗的結果。結果,讓他又驚又喜的是,普朗克的公式大獲全勝,在每一個波段裏,這個公式給出的數據都十分精確地與實驗值相符合。第二天,魯本斯便把這個結果通知了普朗克本人,在這個徹底的成功麵前,普朗克自己都不由得一愣。他沒有想到,這個完全是僥幸拚湊出來的經驗公式居然有著這樣強大的威力。
當然,他也想到,這說明公式的成功絕不僅僅是僥幸而已。這說明了,在那個神秘的公式背後,必定隱藏著一些不為人們所知的秘密。必定有某種普適的原則假定支持著這個公式,這才使得它展現出無比強大的力量來。
普朗克再一次地注視他的公式,它究竟代表了一個什麼樣的物理意義呢?他發現自己處在一個相當尷尬的地位,知其然,但不知其所以然。普朗克就像一個倒黴的考生,事先瞥了一眼參考書,但是答辯的時候卻發現自己隻記得那個結論,而完全不知道如何去證明和闡述它。實驗的結果是確鑿的,它毫不含糊地證明了理論的正確性,但是這個理論究竟為什麼正確,它建立在什麼樣的基礎上,它究竟說明了什麼?卻沒有一個人可以回答。
然而,普朗克卻知道,這裏麵隱藏的是一個至關重要的東西,它關係到整個熱力學和電磁學的基礎。普朗克已經模糊地意識到,似乎有一場風暴即將襲來,對於這個不起眼的公式的剖析,將改變物理學的一些麵貌。一絲第六感告訴他,他生命中最重要的一段時期已經到來了。
多年以後,普朗克在給人的信中說:
“當時,我已經為輻射和物質的問題而奮鬥了6年,但一無所獲。但我知道,這個問題對於整個物理學至關重要,我也已經找到了確定能量分布的那個公式。所以,不論付出什麼代價,我必須找到它在理論上的解釋。而我非常清楚,經典物理學是無法解決這個問題的……”(LettertoR.W.Wood,1931)
在人生的分水嶺上,普朗克終於決定拿出他最大的決心和勇氣,來打開麵前的這個潘多拉盒子,無論那裏麵裝的是什麼。為了解開這個謎團,普朗克頗有一種破釜沉舟的氣概。除了熱力學的兩個定律他認為不可動搖之外,甚至整個宇宙,他都做好了拋棄的準備。不過,饒是如此,當他終於理解了公式背後所包含的意義之後,他還是驚訝到不敢相信和接受所發現的一切。普朗克當時做夢也沒有想到,他的工作絕不僅僅是改變物理學的一些麵貌而已。事實上,整個物理學和化學都將被徹底摧毀和重建,一個新的時代即將到來。
1900年的最後幾個月,黑體這朵飄在物理天空中的烏雲,內部開始翻滾動蕩起來。
*********飯後閑話:世界科學中心
在我們的史話裏,我們已經看見了許許多多的科學偉人,從中我們也可以清晰地看見世界性科學中心的不斷遷移。
現代科學創立之初,也就是17,18世紀的時候,英國是毫無爭議的世界科學中心(以前是意大利)。牛頓作為一代科學家的代表自不用說,波義耳、胡克、一直到後來的戴維、卡文迪許、道爾頓、法拉第、托馬斯·楊,都是世界首屈一指的大科學家。但是很快,這一中心轉到了法國。法國的崛起由伯努利(Daniel
Bernoulli)、達朗貝爾(J.R.dAlembert)、拉瓦錫、拉馬克等開始,到了安培(AndreMarieAmpere)、菲涅爾、卡諾(NicolasCarnot)、拉普拉斯、傅科、泊鬆、拉格朗日的時代,已經在歐洲獨領風騷。不過進入19世紀的後半,德國開始迎頭趕上,湧現出了一大批天才,高斯、歐姆、洪堡、沃勒(Friedrich
Wohler)、赫爾姆霍茲、克勞修斯、玻爾茲曼、赫茲……雖然英國連出了法拉第、麥克斯韋、達爾文這樣的偉人,也不足以搶回它當初的地位。到了20世紀初,德國在科學方麵的成就到達了最高峰,成為了世界各地科學家心目中的聖地,柏林、慕尼黑和哥廷根成為了當時自然科學當之無愧的世界性中心。我們在以後的史話裏,將會看到越來越多德國人的名字。不幸的是,納粹上台之後,德國的科技地位一落千丈,大批科學家出逃外國,直接造成了美國的崛起,直到今日。
隻不知,下一個霸主又會是誰呢?
四
上次說到,普朗克在研究黑體的時候,偶爾發現了一個普適公式,但是,他卻不知道這個公式背後的物理意義。
為了能夠解釋他的新公式,普朗克已經決定拋卻他心中的一切傳統成見。他反複地咀嚼新公式的含義,體會它和原來那兩個公式的聯係以及不同。我們已經看到了,如果從玻爾茲曼運動粒子的角度來推導輻射定律,就得到維恩的形式,要是從純麥克斯韋電磁輻射的角度來推導,就得到瑞利-金斯的形式。那麼,新的公式,它究竟是建立在粒子的角度上,還是建立在波的角度上呢?