量子力学二课，从历史角度看黑体辐射，起源于1870年普法战争​

一、战争，炼钢，辐射

（1）战争问题

这件事就要从1870年普法战争说起了，法国战败后给了德国一大笔战争赔款，而且把阿尔萨斯和洛林两个州割让给德国，这两个州割让给德国的事情至关重要，因为这两个省靠着德国的鲁尔工业区，鲁尔区铲煤，没有铁，而法国这两个州有铁，没有煤。

（2）炼钢问题

这下好了，现在都归德国了，而且德国还得到了一笔战争赔款，德国的统治集团还是希望把他们国家富强起来的，他们就用这笔钱来发展钢铁工业，力图把德国从一个以生产土豆为主的国家变成一个以生产钢铁为主的国家，这其实就是我们现在也在经历这样一个阶段，从一个农业国走向一个工业国，这其实是一个伟大的进步。

（3）辐射问题

但炼钢要控制炉温，炉温怎么控制呢？就在炉上面开一个小孔，看它射出来的这个热辐射，根据热辐射在不同的波长的能量密度的分布，可以到一些实验点，这些点连起来可以得到一个实验曲线，根据这个实验曲线的高矮形状，就可以判定炉温。

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二、但为什么会有这样一个黑体辐射？

当时物理学家们搞不清楚，那个时候原子论还没有被大家所普遍接受，但是有一部分人已经认可了原子论，还有一部分并没有认可。

用我们今天的语言来说，当时在解释的时候就是说，发射黑体辐射的时候是个原子，每一个原子像一个谐振子一样，就算当时不承认原子论的人，也可以从别的角度来说就是这个辐射源，都像一个一个的谐振子，它吸收辐射，震动就加剧，它放出辐射，这个震动就缓慢。

三、为什么黑体辐射会有这样的一根曲线？

瑞丽金丝

根据这样的一种物理构想，当时的英国也在工业革命，发展钢铁工业，在英国的瑞利金丝得到了一根曲线，这根曲线在长波段符合得很好，短波段是无穷大，这就是著名的紫外灾难。

维恩

德国的维恩也得到的一个曲线，但是在短波波段符合的不错，长波段曲线就偏离了。

开尔文 

这就是1900年开尔文谈到的黑体辐射的困难，不过开尔文的原话实际上不是谈黑体辐射，而是谈的固体比热，但固体比热一般不大直观，黑体辐射你可以简单的告诉人家是怎么回事，但他们是说的是同一个困难。

普朗克

当时德国的理论物理学家普朗克，也是研究这个，始终得不到一个很好的结果，有一次偶然就发现，假如认为谐振子放出辐射和吸收辐射是一份一份的，不是连续的，那么就可以得到一根曲线，这根曲线跟试验点很好的相符。

四、辐射怎么可能是也一份一份的呢？

它是电磁波，是连续的，怎么可能不连续呢？所以他对自己这个发现一方面很惊喜，另一方面也很担心，因为人怕出名，猪怕壮，他已经是著名的教授了，万一闹个笑话就不大好，所以他跟他跟学生有一次作报告的时候，在学校里他讲得非常保守，以致于有一些学生听完了以后都觉得今天白来一趟，堂课教授什么也没讲出来啊，就这样的一个感觉。

但普朗克私下跟他儿子出去散步的时候就说：“你爹我，现在是做出了一个重大发现，这个发现如果被证明是正确的，将可以跟牛顿的成就相媲美。”

这可见它是对这个事情很很重视，因为物理学是一个实验的科学，测量的科学。你的理论再好，你不能跟实验对上，理论肯定会被否定，若你的理论非常牵强，但是能够解释这个实验，大家就可以接受。

所以之后大家带着很大的怀疑接受了它，普遍的物理学家都觉得它这个理论是对的，反正跟跟实验室一致的，当时普朗克是这么想：这个热辐射从这个原子射出来的时候是一份一份，吸收的时候也是一份，吸收了以后也是一份一份的，但是它在空间中传播的时候，这些辐射是连续的，不是一份一份的。

他虽然解释这个观点，但大家听不懂，有一个记者去问他：“普兰克教授您一会说辐射是连续的，一会又说他是不连续的，那么它到底是连续的还是不连续的？”

普拉克说：“有一个湖里头有很多的水，旁边有一个水缸里头也有水，有人用小碗把缸里头的水一碗一碗的快到湖里头，你说这水是连续的呢，还是不的连续的？

最后我想，这个解答是说明普朗克对这个问题的看法是非常清楚的。

五年之后，德国的物理年鉴，收到了一份年轻人的论文，说的就是光电效应，这个年轻人就叫爱因斯坦。