世界歷史上最偉大的十位物理學家（四）

徐漢屏

普朗克——量子力學的奠基人

普朗克，德國物理學家，1858年4月23日，普朗克生于德國基爾，在那里度過了他童年最初的幾年時光，1867年他全家搬去了慕尼黑，普朗克就讀馬克西米利安文理中學，17歲時完成了中學的學業(yè)。

1874年，普朗克在慕尼黑大學開始了他的物理學學業(yè)，他整個科學事業(yè)中僅有的幾次實驗是在該校物理學教授約利手下完成的，普朗克研究了氫氣在加熱后的鉑中的擴散，但是很快就把研究轉(zhuǎn)向了理論物理學，

1877年至1878年，普朗克轉(zhuǎn)學到柏林大學，在著名物理學家亥姆霍茲、基爾霍夫以及數(shù)學家魏爾施特拉斯手下學習，普朗克主要從克勞修斯的講義中自學，并受到這位熱力學奠基人的重要影響，熱學理論變成了普朗克的工作領(lǐng)域，1879年普朗克通過了博士論文，在論文中論述了熱力學第二定律。

1880年普朗克在慕尼黑大學擔任物理講師，繼續(xù)他在熱理論領(lǐng)域的工作，提出了熱動力學公式，卻沒有發(fā)覺這一公式在此前已由吉布斯提出過，克勞修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中處于中心位置。

1885年普朗克被基爾大學聘為理論物理特約教授，普朗克繼續(xù)他對熵及其應用的研究，主要解決物理化學方面的問題在基爾這段時間，普朗克已經(jīng)開始了對原子假說的深入研究。

1897年，哥廷根大學哲學系授獎給普朗克的專著《能量守恒原理》，1889年4月，普朗克前往柏林大學，接手基爾霍夫的工作，1892年接手教職，1894年，普朗克被選為普魯士科學院的院士。

和其他幾位科學家一樣，普朗克對黑體輻射問題很感興趣，黑體輻射是描述給絕對黑體加熱來做電磁輻射的術(shù)語（絕對黑體是不反射任何光而完全吸收所遇見光的物體），實驗物理學家們甚至在普朗克著手研究這個問題之前就對這樣的物體輻射做過認真的測量，普朗克取得的第一項成就是提出了一個用來正確描繪黑體輻射的相當復雜的代數(shù)公式，這個代數(shù)式完美地概述了實驗數(shù)據(jù)，在今天理論物理學上仍常常使用。

但是卻有一個問題：公認的物理學定律預示存在著一個完全不同的公式，普朗克對這個問題沉思默想，終于提出了一個嶄新的學說：只有假定物質(zhì)輻射（或吸收）的能量不是連續(xù)的，而是一份一份地進行的，只能取某個最小數(shù)值的整數(shù)倍，計算的結(jié)果才能和實驗結(jié)果相符，這個最小數(shù)值就叫能量子，為此，普朗克提出了一個重要的物理學常數(shù)——普朗克常數(shù)，以調(diào)和經(jīng)典物理學理論研究熱輻射規(guī)律時遇到的矛盾，每一份能量子等于普朗克常數(shù)乘以輻射能量的頻率。

普朗克常數(shù)在物理理論中有著重要的作用，現(xiàn)在被認為是最基本的物理常數(shù)之一，它出現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)學說、海森堡測不準原理、輻射學說和許多科學公式中，普朗克最初計算出來的常數(shù)數(shù)值與今天使用的僅僅相差百分之二。

1900年12月14日，普朗克在德國物理學會作了《論正常光譜的能量分布》的報告，公布了他的上述研究成果，這一天成了量子論的誕生日，基于普朗克常數(shù)的假設(shè)，他推導出黑體輻射的普朗克公式，圓滿地解釋了實驗現(xiàn)象，這個成就揭開量子力學的序幕。

普朗克假說具有徹底的革命性.因此若不是他以頑固保守的物理學家而著稱，他的假說無疑會被當作一種荒誕的思想而棄之一邊，雖然這一假說聽起來很離奇，但是在這種特殊情況下卻推導出了正確的公式。當初大多數(shù)物理學家（包括普朗克本人在內(nèi)）都認為這一假說不過是適應面很窄的一個數(shù)學假設(shè)，但是幾年以后表明普朗克的概念還能應用于除黑體輻射以外的許多各種不同的物理現(xiàn)象，1905年愛因斯坦用這一概念解釋光電效應，1913年玻爾在他的原子結(jié)構(gòu)學說中也使用了這一概念。

普朗克因發(fā)現(xiàn)能量子而對物理學的進展做出了重要貢獻，為量子力學的建立奠定了基礎(chǔ)，在1918年獲得諾貝爾物理學獎，量子力學的發(fā)展被認為是20世紀最重要的科學發(fā)展，其重要性可以同愛因斯坦的相對論相媲美，一般認為普朗克是量子力學之父，雖然他對此理論后來的發(fā)展沒有起什么作用，但是他所做的起始突破非常重要，使人們在思想上擺脫了先前的錯誤概念，因此他的繼承人才能創(chuàng)立出今天這樣完美的學說盡管在后來的時間里，普朗克一直試圖將自己的理論納入經(jīng)典物理學的框架之下，但他仍被視為近代物理學的開拓者、量子力學的創(chuàng)始人、二十世紀最重要的物理學家之一。

1947年10月4日，普朗克逝世，終年89歲.他的墓在哥廷根市公墓內(nèi)，其標志是一塊簡單的矩形石碑，上面刻著他的名字，墓志銘只有一行字“h=6.63×10^-34J·s”，這也是對他畢生最大貢獻——提出能量子假說的肯定。

費曼——量子電動力學的卓越貢獻者

費曼，美國物理學家，1918年5月11日，費曼出生于美國紐約市皇后區(qū)的小鎮(zhèn)法洛克衛(wèi)，他的父親特別注意啟發(fā)孩子用科學的方式去思考，中學時代的費曼就特別喜歡數(shù)學和科學，自學了微積分和不少的科學知識，在讀法洛克衛(wèi)高中的最后一年，費曼獲得了紐約大學數(shù)學錦標賽的冠軍，他的得分與那些名次接近的競爭者差異頗大，此事震驚裁判。

1939年費曼以優(yōu)異的成績畢業(yè)于麻省理工學院，進入普林斯頓大學攻讀研究生，成為物理學家惠勒的學生，其數(shù)學和物理的研究生入學考試獲得滿分，1942年6月獲得理論物理學博士學位。

1943年費曼進入洛斯阿拉莫斯國家實驗室，參與曼哈頓計劃，這是一項利用核裂變反應來研制原子彈的計劃，曼哈頓計劃是費曼研究生涯的起點，在洛斯阿拉莫斯，費曼負責領(lǐng)導一個理論小組，在整個理論部成了解決麻煩問題的能手，被稱為“萬能博士”。曼哈頓計劃科學方面的領(lǐng)導者奧本海默稱贊費曼是“那里最卓越的年輕物理學家”，同事維格納也說：“他是第二個狄拉克，是當今獨一無二的佼佼者?！?/p>

費曼1945年開始在康奈爾大學任教.由于親自參與了釋放毀滅性的核能量，又看到摯愛的妻子去世，費曼陷人了深深的憂郁，這種情形持續(xù)了差不多兩年，康奈爾大學給費曼提供了一個避風港，讓他集中精力從事教學，而不要求他拿出研究成果。最終，費曼用一種完全是費曼式的方法——尋找用來描述拋起的盤子轉(zhuǎn)動和擺動之間的關(guān)系的公式，打破了憂郁的惡性循環(huán)。

19世紀40年代，費曼不受已有的薛定諤的波函數(shù)和海森堡的矩陣這兩種方法的限制，獨立地提出用躍遷振幅的空間一時間描述來處理幾率問題，發(fā)展了用路徑積分表達量子振幅的方法，并于1948年提出量子電動力學新的理論形式、計算方法和重正化方法，提出了第三種建立量子力學的方式，費曼提出的費曼圖、費曼規(guī)則和重正化的計算方法，是研究量子電動力學和粒子物理學不可缺少的工具。

1951年費曼轉(zhuǎn)入加州理工學院，此后他的全部時間都是在加州理工學院度過的，在那里他進行了最有成果的研究工作，在此期間，費曼因其幽默生動、不拘一格的講課風格深受學生歡迎，1963年，加州理工學院把他的一系列講座收集在一起，出版了《費曼物理學講義》，這本書馬上成了經(jīng)典著作，成了全世界的熱銷書，這本書本來是面向加州理工學院的一二年級學生的，可是最能認識到這本書價值的卻是物理教師，他們從中找到了自己講座的靈感。所以，費曼被稱作“老師的老師”是當之無愧的。

1965年，費曼因在量子電動力學方面取得對粒子物理學產(chǎn)生深遠影響的研究成果，與施溫格、朝永振一郎共同獲得諾貝爾物理學獎。

除了量子電動力學方面的卓越貢獻，費曼還建立了解決液態(tài)氦超流體現(xiàn)象的數(shù)學理論。之后，他和蓋爾曼在弱相互作用領(lǐng)域，比如β衰變方面，做了一些奠基性工作，1968年，費曼通過提出高能質(zhì)子碰撞過程的“部分子”模型，在夸克理論的發(fā)展中，起了極其重要的作用。

為了促進普通公眾對物理學的理解，費曼撰寫了《物理定律的特征》和《量子電動力學：光和物質(zhì)的奇特理論》等，同時還發(fā)表了許多高深的專業(yè)論文和著作，這些論文和著作已成為研究者和學生的經(jīng)典文獻和教科書。

費曼是物理學里罕見的通才，眾所周知自然界共有四種基本相互作用——引力、電磁作用、弱作用和強作用，很少有人對四種相互作用都有深刻研究并作出重大貢獻，而費曼是例外：在20世紀40年代是QED（電磁作用），50年代是液氦超流性、A-V理論（弱作用）以及引力的理解，60年代至70年代是分子理論（強作用），其中的每一項都足以獲得諾貝爾獎，費曼的學術(shù)研究生涯很長，絕大多數(shù)物理學家在40歲以后對基礎(chǔ)物理學就沒有什么重大貢獻了，而費曼在60歲時，仍然處在粒子物理新進展的核心。

費曼還是一位富有建設(shè)性的公眾人物，1986年，美國“挑戰(zhàn)者號”航天飛機升空一分鐘后爆炸，七位機組人員全部遇難，費曼參加了調(diào)查事故原因的總統(tǒng)委員會。為了證明是由于發(fā)射時氣溫過低，造成密封用的橡膠O形圈失去彈性導致燃料泄漏引起事故，費曼在國會對著公眾媒體的攝像機，用一杯冰水和橡膠圈做了著名的“O形圈實驗”，無可辯駁地證實了引起爆炸的原因，并且猛烈地抨擊了官僚做派和對真相有意無意的掩飾。

費曼最可敬的品質(zhì)之一，是他對于自然的奇跡無休止的好奇心和從全新的角度看問題的能力，他喜歡觀察最普通的自然現(xiàn)象，并找出其中的道理，費曼常說，如果一個人學會了解釋簡單的東西，他就懂得了解釋是什么；也就是說，他理解了科學本身。

費曼有一種特殊能力，就是能把復雜的觀點，用簡單的語言把它表述出來，這使得他成為一位碩果累累的教育家，在獲得的諸多獎項中，他特別感到自豪的是1972年獲得的奧爾斯特教育獎章。

1988年2月15日，費曼因腹膜癌而與癌癥搏斗十年后于加州洛杉磯與世長辭，享年69歲，物理學家貝特在訃告中說“費曼受到的同事和學生的愛戴，比其他科學家都多?！笔攀赖牡诙?，加州理工學院11層高的圖書館大樓上，大學生們懸掛了一條橫幅，上面寫著：“迪克，我們愛你”（迪克是費曼的昵稱）。