第6部分 (第2/4頁)
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的根本基礎開始動搖了。
普朗克的方程倔強地要求,能量必須只有有限個可能態,它不能是無限連續的。在發射的時候,它必須分成有限的一份份,必須有個最小的單位。這就像一個吝嗇鬼無比心痛地付帳,雖然他儘可能地試圖一次少付點錢,但無論如何,他每次最少也得付上1個penny,因為沒有比這個更加小的單位了。這個付錢的過程,就是一個不連續的過程。我們無法找到任何時刻,使得付帳者正好處於付了1。00001元這個狀態,因為最小的單位就是0。01元,付的帳只能這樣“一份一份”地發出。我們可以找到他付了1元的時候,也可以找到他付了1。01元的時候,但在這兩個狀態中間,不存在別的狀態,雖然從理論上說,1元和1。01元之間,還存在著無限多個數字。
普朗克發現,能量的傳輸也必須遵照這種貨幣式的方法,一次至少要傳輸一個確定的量,而不可以無限地細分下去。能量的傳輸,也必須有一個最小的基本單位。能量只能以這個單位為基礎一份份地發出,而不能出現半個單位或者四分之一單位這種情況。在兩個單位之間,是能量的禁區,我們永遠也不會發現,能量的計量會出現小數點以後的數字。
1900年12月14日,人們還在忙活著準備歡度聖誕節。這一天,普朗克在德國物理學會上發表了他的大膽假設。他宣讀了那篇名留青史的《黑體光譜中的能量分佈》的論文,其中改變歷史的是這段話:
為了找出n個振子具有總能量un的可能性,我們必須假設un是不可連續分割的,它只能是一些相同部件的有限總和……
(diewahrscheinlichkeitzufinden;dassdienresonatoreningesamtschwingungsenergieunbesitzen;unnichtalseineunbeschr?nktteilbare;sondernalseineganzenzahlvonendlichengleichenteilenaufzufassen…)
這個基本部件,普朗克把它稱作“能量子”(energieelement),但隨後很快,在另一篇論文裡,他就改稱為“量子”(elementarquantum),英語就是quantum。這個字來自拉丁文quantus,本來的意思就是“多少”,“量”。量子就是能量的最小單位,就是能量裡的一美分。一切能量的傳輸,都只能以這個量為單位來進行,它可以傳輸一個量子,兩個量子,任意整數個量子,但卻不能傳輸1又1/2個量子,那個狀態是不允許的,就像你不能用現錢支付1又1/2美分一樣。
那麼,這個最小單位究竟是多少呢?從普朗克的方程裡可以容易地推算出這個常數的大小,它約等於6。55×10^…27爾格*秒,換算成焦耳,就是6。626×10^…34焦耳*秒。這個單位相當地小,也就是說量子非常地小,非常精細。因此由它們組成的能量自然也十分“細密”,以至於我們通常看起來,它就好像是連續的一樣。這個值,現在已經成為了自然科學中最為重要的常數之一,以它的發現者命名,稱為“普朗克常數”,用h來表示。
請記住1900年12月14日這個日子,這一天就是量子力學的誕辰。量子的幽靈從普朗克的方程中脫胎出來,開始在歐洲上空遊蕩。幾年以後,它將爆發出令人咋舌的力量,把一切舊的體系徹底打破,並與聯合起來的保守派們進行一場驚天動地的決鬥。我們將在以後的章節裡看到,這個幽靈是如此地具有革命性和毀壞性,以致於它所過之處,最富麗堂皇的宮殿都在瞬間變成了斷瓦殘垣。物理學構築起來的精密體系被毫不留情地砸成廢鐵,千百年來亙古不變的公理被扔進垃圾箱中不得翻身。它所帶來的震撼力和衝擊力是如此地大,以致於後來它的那些偉大的開創者們都驚嚇不已,紛紛站到了它的對立面。當然,它也決不僅僅是一個破壞者,它更是一個前所未有的建設者,科學史上最傑出的天才們參予了它成長中的每一步,賦予了它華麗的性格和無可比擬的力量。人類理性最偉大的構建終將在它的手中誕生。
一場前所未有的革命已經到來,一場最為反叛和徹底的革命,也是最具有傳奇和史詩色彩的革命。暴風雨的種子已經在烏雲的中心釀成,只等適合的時候,便要催動起史無前例的雷電和風暴,向世人昭示它的存在。而這一切,都是從那個叫做馬克斯?普朗克的男人那裡開始的。
飯後閒話: