普朗克的天才假設：如果能量並不是連續的-辟謠-漫步新聞-陪你看看

1887 年，德國物理學家赫茲做了一個實驗，發現了大名鼎鼎的光電效應。

赫茲在研究電磁波的實驗中發現，如果用一束光照射在相隔得很近的兩個銅球上，銅球之間會產生電火花。他當時並不知道，這就是日後大名鼎鼎的“光電效應”。當金屬被光照射到的時候，就會有電子跑出來。但是，並不是什麼光都行，比如紫色光能打出電子，但黃色光就不行。原來，光的顏色是由光波的頻率決定的，振動得越快，表示頻率越高。對於某種特定的金屬來說，只有當頻率超過了某個數值，才能打出電子來，否則，哪怕照射的時間再長，也不能打出電子來。

這個現象立即就讓波動派的物理學家們感到震驚，他們感到波動學說的理論根基被動搖了，爲什麼呢？因爲波的能量傳遞是連續的，如果光是一種波，也就意味着光的能量是連續不斷地被金屬所吸收的，那麼電子在吸夠了能量後，就應該跑出來了嘛。

這個實驗成了很多物理學家們的夢魘，直到 1905 年，一位大神的出現，才解決了這個難題，他就是愛因斯坦。

而愛因斯坦是受到了另外一位著名物理學家——普朗克的啓發。

在19 世紀中後期，西方各個主要工業國家都在大鍊鋼鐵。當時的人怎麼測量鋼水溫度呢？答案是：用眼睛看。鋼鐵在被加熱的過程中，先是微微發紅，然後變得通紅通紅，再變成黃色。假如溫度再高，就會變成青白色。有經驗的鍊鋼工人通過觀察鋼水的顏色，就能估算出溫度，但精確度難以得到保證。

於是，當時的科學家們想搞清楚溫度與發光顏色的精確數學關係，也就是溫度與光頻率之間的數學關係式。但是之前找到的公式不能很好解決這個問題，要麼在高溫發散，要麼在低溫發散。直到普朗克第一個找到了不發散的公式，就是普朗克“黑體輻射公式”。

普朗克公式中有個假設很奇怪，就是：能量有一個最小單位，高溫的物體發射出的某種頻率的光是一份一份發射出來的，而不是連續發射出來的。

普朗克陷入了深深的憂慮之中。因爲以伽利略、牛頓爲首的經典物理學家們都有一個最最基本的信念，那就是一切都是連續的，一切都是可以被不斷細分的。米可以拆分成釐米，釐米可以拆分成毫米，還可以繼續拆分成微米、納米。但是，普朗克爲了計算出黑體輻射公式，不得不推翻了這個觀念，他只能假定能量是不能被無限細分的，而是有一個最小顆粒的。這對觀念的衝擊實在是太大了。

如果一個物理量是一份一份，是不連續的，就被稱爲“量子化”，但普朗克自己都難以接受這樣的假定。而愛因斯坦卻將光電效應與普朗克的理論聯繫在了一起。

愛因斯坦想，原子對光的吸收也是一份一份的，每一份叫做一個“光量子”，也就是後來說的光子。每個光子的能量和頻率成正比，就是說頻率越高，能量越大。只有能量足夠大的一個光子，才能把一個電子從原子裏邊砸出來。假如頻率不夠高，那麼任憑你怎麼砸，都是沒有用的。

這就是愛因斯坦對於光電效應的解釋。美國的密立根做了 10 年的實驗，經歷了千辛萬苦，終於證明了愛因斯坦是對的。光電效應清晰地表明，光具有粒子的特性，一顆顆光子就像一顆顆炮彈。牛頓的微粒說來了一次逆襲。科學家們終於認識到，光既是一種波也是一顆一顆的粒子，是波還是粒子，關鍵看你如何測量，這就是光的波粒二象性。