主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

当对黑体的内壁进行加热的时候，内壁会向黑体内腔释放出包括红外线、可见光和紫外线在内的各种辐射。为了在理论上推导出黑体辐射公式，普朗克必须要建立一个相应的物理模型，并还原出一模一样的黑体能谱分布。他一直以来就在为这个想法努力着，其实他的理论模型是否能与测观测值完全一致并不是最重要的；普朗克想要的只是该如何将黑体辐射的频率或者波长融汇贯通到他的理论中。黑体辐射的能谱分布仅与温度相关，而与黑体本身是用什么材料制成的没有关联，这一现象是普朗克用来推导构建理论模型的基础。

“尽管原子理论已经取得了很大的成功，”普朗克在1882年写道“但基于物质是连续性这一基本假设，原子理论终将被人们抛弃。”十八年之后，若干无可争议的证据已经证实了原子的存在，普朗克却依旧对此持反对态度。普朗克知道根据电磁理论，按照一定频率震荡的电荷仅在该频率才释放或者吸收辐射能量。因此，他将黑体内壁假定为一个由无数振子组成的点阵。尽管每个振子都有自己的独有的频率，但总体上呢？该黑体拥有的辐射将覆盖所有频率范围。

摆锤就是一个振子，摆锤前后摇晃再回到其初始点为一次震荡过程，而一秒中摆锤震荡的次数就是其频率。另一种振子是一个悬垂于一根弹簧的重物，如果用力将重物从其静止点往下拉动再松开手，则重物会上下弹抖，每秒钟其上下弹抖的次数为其频率。在普朗克开展研究的时候，人们对这一类振子的物理原理已经理解得非常透彻，并将其命名为“简谐运动（Simple Harmonic Motion）”，普朗克在自己的理论模型中也用到了这一概念。

普朗克假定这个由无数振子组成的黑体，是一组具有不同刚度但质量为零的弹簧，每个弹簧都具有不同的频率，且都带有一个电荷。通过加热黑体的内壁，使这些振子有足够的能量进行运动。每个振子是否运动仅仅取决于温度。如果某个振子运动，则其在黑体内腔中会释放或者吸收辐射。假如，温度保持恒定，则振子与黑体内腔之间的辐射释放和吸收将达到平衡，也就是说处于热平衡（Thermal Equilibrium）状态。

因为黑体辐射的能谱分布反映了所有能量在各个频率上的分布状态，普朗克假定这是因为在每一给定频率上的振子的数目决定了能量的分配。在设定了他的假说模型以后，普朗克必须要设计一种方案来将能量分配到每个振子上面。在公布了自己的黑体辐射公式后的几周中，普朗克为了构建出解释这一公式的物理理论，殆精竭智，苦苦探索。他发现如果依靠那些他一直奉为天条的已有的物理理论，这是个无法完成的任务。在绝望中，他不得不借鉴奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann：1844～1906）的理论，后者是原子理论的奠基人之一。就这样，在探究黑体辐射公式的工作中，普朗克接受了原子并非是一个假想出来的东西这一事实，尽管多年以来他一直在公开场合“强烈反对原子理论”，但现在他成为了这一理论的皈依者。

路德维希·玻尔兹曼是收税官的儿子，身材粗短，留着一部带有强烈十九世纪风格的大胡子。1844年2月20日，玻尔兹曼出生在奥地利首都维也纳。他曾经跟作曲家安东·布鲁克纳（Anton Bruckner：1824～1896）学过一段时间的钢琴，但显然，他更适合成为一位物理学家而不是一位钢琴家。1866年，玻尔兹曼在维也纳大学获得了博士学位。没过多久，他就通过在气体运动学理论上的贡献声名鹊起，该理论的命名是因为其支持者认为气体是由处于连续运动状态中的原子或者分子组成的。后来，在1884年，玻尔兹曼对其以前的导师约瑟夫·斯特凡（Joseph Stefan：1835～1893）的发现做出了理论论证，即认为黑体辐射的总能量与温度（注：本文中的温度如无特别说明，则为卡氏温度，即绝对温度）的四次方，即T4或者TxTxTxT，呈正比。这也就意味着如果黑体的温度升高一倍，则其辐射的能量将增加16倍。

玻尔兹曼是一位著名的教授，同时也是一位出色的理论物理学家和能干的实验物理学家，但他却是一个目光非常短浅的人。当时，只要欧洲任何一个顶尖大学出现了职位空缺，玻尔兹曼的名字通常就会出现在候选者的名单中。就是因为他拒绝了柏林大学因为基尔霍夫去世而留下的教授空缺，作为次级候选人的普朗克才有机会获得这一职位。1900年，频繁跳槽的玻尔兹曼在莱比锡大学任教，这时的他已经是世界公认的最伟大的理论物理学家之一。但是，也有许多像普朗克这样的物理学家认为玻尔兹曼研究热力学的方法让人难以接受。

• 【原创翻译】《量子》----第一部·量子