普朗克和不黑的绝对黑体

       一种新的科学真理被人接受不是通过说服它的反对者，而是等到反对者们都逝去之后，新生的一代便可以从一开始就接受被清楚解释的真理。
       1900年，著名的物理学家开尔文宣称，物理学的大厦已经建设完成了，今后的物理学家只需要对其进行小修小补就可以了。的确，牛顿开创的经典力学已经彻底地改变了这个世界，而不久以前，麦克斯韦统一了电磁现象，经典物理学的大厦似乎已经牢不可摧。当然，他也看到，在物理学的天空中有两朵乌云，一朵是迈克尔逊·莫雷实验的结果，另一个就是黑体辐射问题。但开尔文绝对没有想到的是，不过十来年时间，这两朵乌云竟然变成两场暴风雨，一场是相对论，一场是量子力学，彻底摧毁了经典物理学的大厦。
　　黑体辐射问题里涉及的黑体，是物理学中的一个理想化的概念。其特点是，它能吸收所有照射到其表面的电磁辐射，不会有任何反射或透射。按一般人的想法，那黑体岂不就是黑色的了？其实不然，物体之所以有颜色，要么是由于它反射某一波长的光，要么是由于其自身辐射某种波长的光。黑体不能反射或透射任何电磁波，但是并不是说黑体就不能自己发出辐射。室温下看到的黑体（当然现实中的黑体都只是一种近似）是黑色的，只是由于其辐射的集中在可见光波段以外，在波长更短的波段，而随着温度的升高，黑体辐射的波长峰值向长波方向移动，完全会进入可见光波段，这时的黑体看起来可就不一定是黑色了。
　　黑体辐射在19世纪末困扰物理学家，是因为经典理论预测的黑体辐射在各个波段的分布与实际很难吻合。黑体辐射总是分布在各个波段，但都有一个峰值，向电磁波谱的两端强度逐渐减弱。维恩曾给出过近似公式，但只在短波波段较为吻合，不能让人满意。而这一问题的最终解决，是由一位德国物理学家——普朗克来实现的。
　　经典理论认为，电磁波的能量分布是连续的，能量的传递也应当是连续的。普朗克为了解决黑体辐射的问题，提出了一个大胆的假设，即电磁波的能量应当只能取基本能量的整数倍，而这个基本能量则和电磁波的频率相关，即E=hv，其中h为常数，v则为电磁波的频率，在这一基础上，普朗克得到了所谓的普朗克黑体辐射定律，用这一公式预测的结果和实测比较接近，基本上解释了黑体辐射现象。
　　需要指出的是，许多教材里说普朗克黑体辐射定律是为了解决所谓紫外灾难——即瑞利·金斯提出的近似公式在紫外波段误差很大，这种说法恐怕有失偏颇，因为瑞利·金斯公式提出的时间和普朗克公式时间接近，普朗克对此并不了解。而紫外灾难这一名称的提出也是在普朗克公式之后，其内容也和教材上所说的有差别。普朗克其实最初只是为了解决维恩公式的问题而发展了电磁波的量子化假设。
　　不过，普朗克虽然提出了量子论，但他并不是特别坚决，此后很长一段时间他曾经试图放弃量子论，用经典物理学的方法来重新解决黑体辐射问题，但是都没有成功，而他也白白地走了很多弯路，这也正说明在科学发展中，作出这种开天辟地式的革新是多么不易。