普朗克——不情愿的革命者

量子理论诞生于1900年，当时，物理学家发现了让他们迷惑的被称为“黑体辐射”的东西。例如，我们无法解释为什么一根钢筋被加热到高温时会发光，热得发红，然后热得发白，或者为什么岩浆从火山喷发出时热得发红。

假设光纯粹地像波浪那样，可以在任何频率振动，他们发现自己的理论不能预测热得发红和热得发白的颜色。这种困惑被称为“紫外线灾难”（其中紫外线只是指高频辐射），多年来一直困扰着科学家。

1900年，德国物理学家马克斯·普朗克（MaxPlanck）找到了解决这个问题的办法。他是柏林的一名教授，在那里正进行一些关于黑体辐射的精确实验。一个星期天，他和妻子招待一些实验物理学家。海因里希·鲁本斯（Heinrich Rubens）是其中之一，他无意地告诉了普朗克自己关于黑体辐射的最新发现。鲁本斯离开后，普朗克意识到自己可以通过数学技巧推导出一个正确拟合鲁本斯数据的方程。他为他的新理论感到兴奋，那天晚上，他给鲁本斯寄了一张明信片，告诉他自己的发现。

当普朗克在那个月向柏林物理学会展示他的成果时，他非常谦虚，只有一半的人相信他提出的理论的意义。他提出辐射并非如物理学家所想的那样，完全像波浪，而是以确定的离散包形式的能量转移。普朗克在自己1900年12月的论文中提醒道，“实验将证明这个假设在自然界中是否成立。”

普朗克意识到物理学家从未见过能量的粒状性质，因为每个包的“尺寸”非常小（由数字h=6.5×10-27erg sec确定，现称“普朗克常数”）。这个数字实在太小，因此，我们从未在日常生活中看到量子效应。

物理界对普朗克的新想法和它的逻辑结论，光不是连续的而是粒状的持强烈的怀疑态度。光可以被劈成像粒子一样的“量子”碎片被认为非常荒谬。

5年后，1905年，爱因斯坦（仍是一位默默无闻的物理学家）写下光电效应理论，将量子理论推向了下一个关键步骤。普朗克是一个不情愿的，几乎是胆小的革命者，这是19世纪物理学家典型的气质；爱因斯坦则大胆地提出了自己的理论，在新的方向上大步跨出。

爱因斯坦利用普朗克关于量子的奇怪理论猜想，当光粒子撞击金属时会发生什么？如果光是遵循普朗克理论的粒子，那么，它应该从金属中的一些原子中将电子反弹出去，并产生电。然后，爱因斯坦用普朗克常数计算出了弹出的电子能量。

实验物理学家很快就验证了普朗克定律和爱因斯坦方程。普朗克在1918年因其量子理论获得诺贝尔奖，随后，爱因斯坦于1921年因提出光电效应获得诺贝尔奖。

今天，我们受益于量子光电效应的应用。举例来说，电视成为可能正是因为这个发现。电视里的摄像机利用光电效应记录金属表面上的图像。光线通过相机的透镜进入相机撞击金属，并产生特定的电模式，然后转换成电视波打到家用电视机上。不同于普通的照相机胶片仅暴露一次，这种金属可以重复使用，因此可以捕捉运动图像。