世界历史上最伟大的十位物理学家（四）

徐汉屏

普朗克——量子力学的奠基人

普朗克，德国物理学家，1858年4月23日，普朗克生于德国基尔，在那里度过了他童年最初的几年时光，1867年他全家搬去了慕尼黑，普朗克就读马克西米利安文理中学，17岁时完成了中学的学业。

1874年，普朗克在慕尼黑大学开始了他的物理学学业，他整个科学事业中仅有的几次实验是在该校物理学教授约利手下完成的，普朗克研究了氢气在加热后的铂中的扩散，但是很快就把研究转向了理论物理学，

1877年至1878年，普朗克转学到柏林大学，在著名物理学家亥姆霍兹、基尔霍夫以及数学家魏尔施特拉斯手下学习，普朗克主要从克劳修斯的讲义中自学，并受到这位热力学奠基人的重要影响，热学理论变成了普朗克的工作领域，1879年普朗克通过了博士论文，在论文中论述了热力学第二定律。

1880年普朗克在慕尼黑大学担任物理讲师，继续他在热理论领域的工作，提出了热动力学公式，却没有发觉这一公式在此前已由吉布斯提出过，克劳修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的工作中处于中心位置。

1885年普朗克被基尔大学聘为理论物理特约教授，普朗克继续他对熵及其应用的研究，主要解决物理化学方面的问题在基尔这段时间，普朗克已经开始了对原子假说的深入研究。

1897年，哥廷根大学哲学系授奖给普朗克的专著《能量守恒原理》，1889年4月，普朗克前往柏林大学，接手基尔霍夫的工作，1892年接手教职，1894年，普朗克被选为普鲁士科学院的院士。

和其他几位科学家一样，普朗克对黑体辐射问题很感兴趣，黑体辐射是描述给绝对黑体加热来做电磁辐射的术语（绝对黑体是不反射任何光而完全吸收所遇见光的物体），实验物理学家们甚至在普朗克着手研究这个问题之前就对这样的物体辐射做过认真的测量，普朗克取得的第一项成就是提出了一个用来正确描绘黑体辐射的相当复杂的代数公式，这个代数式完美地概述了实验数据，在今天理论物理学上仍常常使用。

但是却有一个问题：公认的物理学定律预示存在着一个完全不同的公式，普朗克对这个问题沉思默想，终于提出了一个崭新的学说：只有假定物质辐射（或吸收）的能量不是连续的，而是一份一份地进行的，只能取某个最小数值的整数倍，计算的结果才能和实验结果相符，这个最小数值就叫能量子，为此，普朗克提出了一个重要的物理学常数——普朗克常数，以调和经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾，每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射能量的频率。

普朗克常数在物理理论中有着重要的作用，现在被认为是最基本的物理常数之一，它出现在原子结构学说、海森堡测不准原理、辐射学说和许多科学公式中，普朗克最初计算出来的常数数值与今天使用的仅仅相差百分之二。

1900年12月14日，普朗克在德国物理学会作了《论正常光谱的能量分布》的报告，公布了他的上述研究成果，这一天成了量子论的诞生日，基于普朗克常数的假设，他推导出黑体辐射的普朗克公式，圆满地解释了实验现象，这个成就揭开量子力学的序幕。

普朗克假说具有彻底的革命性.因此若不是他以顽固保守的物理学家而著称，他的假说无疑会被当作一种荒诞的思想而弃之一边，虽然这一假说听起来很离奇，但是在这种特殊情况下却推导出了正确的公式。当初大多数物理学家（包括普朗克本人在内）都认为这一假说不过是适应面很窄的一个数学假设，但是几年以后表明普朗克的概念还能应用于除黑体辐射以外的许多各种不同的物理现象，1905年爱因斯坦用这一概念解释光电效应，1913年玻尔在他的原子结构学说中也使用了这一概念。

普朗克因发现能量子而对物理学的进展做出了重要贡献，为量子力学的建立奠定了基础，在1918年获得诺贝尔物理学奖，量子力学的发展被认为是20世纪最重要的科学发展，其重要性可以同爱因斯坦的相对论相媲美，一般认为普朗克是量子力学之父，虽然他对此理论后来的发展没有起什么作用，但是他所做的起始突破非常重要，使人们在思想上摆脱了先前的错误概念，因此他的继承人才能创立出今天这样完美的学说尽管在后来的时间里，普朗克一直试图将自己的理论纳入经典物理学的框架之下，但他仍被视为近代物理学的开拓者、量子力学的创始人、二十世纪最重要的物理学家之一。

1947年10月4日，普朗克逝世，终年89岁.他的墓在哥廷根市公墓内，其标志是一块简单的矩形石碑，上面刻着他的名字，墓志铭只有一行字“h=6.63×10^-34J·s”，这也是对他毕生最大贡献——提出能量子假说的肯定。

费曼——量子电动力学的卓越贡献者

费曼，美国物理学家，1918年5月11日，费曼出生于美国纽约市皇后区的小镇法洛克卫，他的父亲特别注意启发孩子用科学的方式去思考，中学时代的费曼就特别喜欢数学和科学，自学了微积分和不少的科学知识，在读法洛克卫高中的最后一年，费曼获得了纽约大学数学锦标赛的冠军，他的得分与那些名次接近的竞争者差异颇大，此事震惊裁判。

1939年费曼以优异的成绩毕业于麻省理工学院，进入普林斯顿大学攻读研究生，成为物理学家惠勒的学生，其数学和物理的研究生入学考试获得满分，1942年6月获得理论物理学博士学位。

1943年费曼进入洛斯阿拉莫斯国家实验室，参与曼哈顿计划，这是一项利用核裂变反应来研制原子弹的计划，曼哈顿计划是费曼研究生涯的起点，在洛斯阿拉莫斯，费曼负责领导一个理论小组，在整个理论部成了解决麻烦问题的能手，被称为“万能博士”。曼哈顿计划科学方面的领导者奥本海默称赞费曼是“那里最卓越的年轻物理学家”，同事维格纳也说：“他是第二个狄拉克，是当今独一无二的佼佼者。”

费曼1945年开始在康奈尔大学任教.由于亲自参与了释放毁灭性的核能量，又看到挚爱的妻子去世，费曼陷人了深深的忧郁，这种情形持续了差不多两年，康奈尔大学给费曼提供了一个避风港，让他集中精力从事教学，而不要求他拿出研究成果。最终，费曼用一种完全是费曼式的方法——寻找用来描述抛起的盘子转动和摆动之间的关系的公式，打破了忧郁的恶性循环。

19世纪40年代，费曼不受已有的薛定谔的波函数和海森堡的矩阵这两种方法的限制，独立地提出用跃迁振幅的空间一时间描述来处理几率问题，发展了用路径积分表达量子振幅的方法，并于1948年提出量子电动力学新的理论形式、计算方法和重正化方法，提出了第三种建立量子力学的方式，费曼提出的费曼图、费曼规则和重正化的计算方法，是研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具。

1951年费曼转入加州理工学院，此后他的全部时间都是在加州理工学院度过的，在那里他进行了最有成果的研究工作，在此期间，费曼因其幽默生动、不拘一格的讲课风格深受学生欢迎，1963年，加州理工学院把他的一系列讲座收集在一起，出版了《费曼物理学讲义》，这本书马上成了经典著作，成了全世界的热销书，这本书本来是面向加州理工学院的一二年级学生的，可是最能认识到这本书价值的却是物理教师，他们从中找到了自己讲座的灵感。所以，费曼被称作“老师的老师”是当之无愧的。

1965年，费曼因在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果，与施温格、朝永振一郎共同获得诺贝尔物理学奖。

除了量子电动力学方面的卓越贡献，费曼还建立了解决液态氦超流体现象的数学理论。之后，他和盖尔曼在弱相互作用领域，比如β衰变方面，做了一些奠基性工作，1968年，费曼通过提出高能质子碰撞过程的“部分子”模型，在夸克理论的发展中，起了极其重要的作用。

为了促进普通公众对物理学的理解，费曼撰写了《物理定律的特征》和《量子电动力学：光和物质的奇特理论》等，同时还发表了许多高深的专业论文和著作，这些论文和著作已成为研究者和学生的经典文献和教科书。

费曼是物理学里罕见的通才，众所周知自然界共有四种基本相互作用——引力、电磁作用、弱作用和强作用，很少有人对四种相互作用都有深刻研究并作出重大贡献，而费曼是例外：在20世纪40年代是QED（电磁作用），50年代是液氦超流性、A-V理论（弱作用）以及引力的理解，60年代至70年代是分子理论（强作用），其中的每一项都足以获得诺贝尔奖，费曼的学术研究生涯很长，绝大多数物理学家在40岁以后对基础物理学就没有什么重大贡献了，而费曼在60岁时，仍然处在粒子物理新进展的核心。

费曼还是一位富有建设性的公众人物，1986年，美国“挑战者号”航天飞机升空一分钟后爆炸，七位机组人员全部遇难，费曼参加了调查事故原因的总统委员会。为了证明是由于发射时气温过低，造成密封用的橡胶O形圈失去弹性导致燃料泄漏引起事故，费曼在国会对着公众媒体的摄像机，用一杯冰水和橡胶圈做了著名的“O形圈实验”，无可辩驳地证实了引起爆炸的原因，并且猛烈地抨击了官僚做派和对真相有意无意的掩饰。

费曼最可敬的品质之一，是他对于自然的奇迹无休止的好奇心和从全新的角度看问题的能力，他喜欢观察最普通的自然现象，并找出其中的道理，费曼常说，如果一个人学会了解释简单的东西，他就懂得了解释是什么；也就是说，他理解了科学本身。

费曼有一种特殊能力，就是能把复杂的观点，用简单的语言把它表述出来，这使得他成为一位硕果累累的教育家，在获得的诸多奖项中，他特别感到自豪的是1972年获得的奥尔斯特教育奖章。

1988年2月15日，费曼因腹膜癌而与癌症搏斗十年后于加州洛杉矶与世长辞，享年69岁，物理学家贝特在讣告中说“费曼受到的同事和学生的爱戴，比其他科学家都多。”逝世的第二天，加州理工学院11层高的图书馆大楼上，大学生们悬挂了一条横幅，上面写着：“迪克，我们爱你”（迪克是费曼的昵称）。