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作者:多人 当前章节:15118 字 更新时间:2026-6-17 23:24

他们怀有坚定的信念、充沛的激情、执着的追求,在科学前沿忘我地进 行开拓性的探索,力图以最适当的方式勾画出一幅简要的和易于领悟的世界 图象,力图谱写出思想领域内最高超的音乐。

他们以敏锐的头脑、明晰的思想、深刻的眼力,经常对科学理论的基础 作批判性的思考,他们的思想已深入到一个相当困难的问题,即科学创造的 心理机制和日常思维的本性命题。

彭加勒活跃于世纪之交,爱因斯坦在本世纪才开始崭露头角。他们一身 二任,他们使科学与哲学密切结合,相互促进,这种传统对后来年轻一代的 科学家和哲学家产生了举足轻重的影响,这也是当代科学和哲学发展的一个 值得注意的动向。

彭加勒和爱因斯坦的榜样也说明,伟大的科学家,特别是那些长期在科 学前沿进行理论探索的科学家,最有条件成为有新见解的、有影响的哲学家。 这主要是因为,作为哲人科学家,他们的哲学思想萌生于科学的沃土,深深 扎根于科学的大地,又与人文文化相沟通。可以预期,随着时间的推移,那 些对科学一窍不通或一知半解的所谓伟大哲学家将会销声匿迹,而伟大的科 学家却越来越多地成为伟大的哲学家。彭加勒与马赫、爱因斯坦的交往也说 明,在科学发展的进程中相互借鉴、相互发展的现象是正常的,最主要的是 在这相互借鉴、相互发展中推动了整个科学哲学界不断的前进。

          八、一生贡献及晚年岁月

彭加勒认为,热爱真理是伟大的事情,追求真理应该是我们活动的唯一 目标和唯一的价值。彭加勒言行一致,为追求真理,他一直奋斗到生命的最 后一息。勒邦指出,在科学问题上。彭加勒唯一专注的事情就是探求真理。 他不关心荣誉,不喜欢用自己的名字命名他的任何发明,直接面对面地深思 真理是他唯一的报偿,这在他看来是最值得努力的。同时,他也受到强烈的 正义感的支配。

彭加勒富有创造力的时期是从1878年的博士论文开始的。在短暂的34 年的科学生涯中,他写出了近五百篇论文和30本科学专著,这些论著囊括了 数学、物理学和天文学的许多分支。当我们考虑到那些开创性工作的种种困 难时,不能不钦佩他高度的创造性和坚韧不拔的毅力。由于他的杰出贡献, 他赢得了法国政府所能给予的一切荣誉,也受到英国、俄国、瑞典、匈牙利 等国政府的奖赏。

进入20世纪,彭加勒的声望剧增。1906年,他当选为巴黎科学院主席; 1908年,他被选为法兰西科学院院士,这是一个法国科学家所能达到的最高 地位。他是科学院唯一的一位因其研究而能参加所有学科小组的成员。当时, 他蜚声国际学术界,受到同行们的称颂,一些有志干一番事业的年轻人都想 拜他为师。特别是在法国,他被视为大智者,他越来越多地被邀请对范围更 大的听众作各种主题的讲演。他对这些“杂事”似乎并没有表现不乐意,也 许他觉得这是向公众普及科学知识的好机会。他在各种问题——从科学到哲 学、从政治到伦理—上的见解总是直率的、明快的,被公众当作决定性的意 见而接受。

在最后的四年中,除了恼人的疾病外,彭加勒的生活总的来说是安定的、 幸福的。他有一个美满的小家庭:温厚的贤妻、一个儿子和三个女儿。他喜 欢他的子女,特别是当他们还是小孩子的时候。

可是,彭加勒既没有沉湎于小家庭的脉脉温情,更没有躺在荣誉和地位 上高枕无忧。作为一个永不满足、永远进击的学者,他忘我地向新的未知版 图挺进。在生命的最后征途中,他依然留下了坚实的足迹。

在1908年的罗马国际数学会议上,彭加勒因病未能宣读激动人心的讲 演:《数学物理学的未来》。他的病是前列腺肿大,意大利的外科医生为他 作了手术,这似乎可以看作是痊愈了。回到巴黎后,他象以往那样不知疲倦 地工作着。但是到1911年,他觉得自己身体不适,精力减退,他说他在世上 的日子不会长了。可是,他不愿放下手头的工作去休息,他头脑孕育的新思 想太多了,他不愿让它们和自己一块葬入坟墓。他也许认为,向人类传播他 的思想,而不是把它们隐藏起来,是他的天赋的职责。

1911年10月30日至11月3日,彭加勒应邀参加了在布鲁塞尔召开的 第一届索尔维会议,会议的中心议题是“辐射理论和量子”。在这之前不久, 彭加勒对量子论是完全陌生的,通过参加会议,他变成新理论的倡导者和发 展者,从而在量子论的历史上留下了光辉的一页。洛伦兹后来回忆说:彭加 勒在讨论中表现出“他的思想的全部活力和洞察力;人们佩服他精力充沛地 进入那些对他来说是全新的物理学问题的才干”。

从布鲁塞尔返回巴黎后,奇异的量子使彭加勒难以安静下来,在生命的 最后时刻里,他完全沉浸在这个奇妙的世界里,他以难以置信的毅力和速度 从事这项困难的研究。彭加勒向科学院提交的论文在物理学界引起很大反 响。

与此同时,彭加勒还在思考一个新的数学定理,这就是把狭义三体问题 的周期解的存在问题归结为平面的连续变换在某些条件下不动点的存在问 题,这可能是分析中根据代数拓扑学所作出的存在性证明的第一个例子。他 悲痛地预感到,自己没有时间和精力证明这个定理了,于是在1911年12月 9日一反通常的习惯,写信给《数学杂志》的编辑,询问是否能接受一篇未 经深究和修改的专题论文。

他在信中写道:

……在我有生之日,我无法解决他们了。不过,它们的最后结果能够把 研究引向新的未曾料到的路线上,在我看来,它们似乎具有十分充分的发展 前途。不管他们使我遭到什么蒙骗,我仍将顺从地把它们奉献出来……

在彭加勒的这一“未完成的交响乐”发表后不久,所需要的证明由美国 年轻的数学家伯克霍夫在几个月之后解决了。在彭加勒的整个学术生涯中, 他总是慷慨地把自己的新发现作为一种公共财富给予那些具有巨大才智的 人,使他们能够从容地利用它们。他总是毫不迟疑地敞开他的新思想,而不 介意它们是否完全成熟。对科学的发展来说,这无疑是幸事。

1912年春,彭加勒再次患病,可是他还是顽强地奋斗着。同年4月,在 法国物理学会的一次讲演中,他又谈到量子论问题。他要求人们不要为推翻 根深蒂固的旧见解而烦恼。就在当月公开发表的一篇评述性文章中,他再次 强调:把不连续性引入自然定律,这样一个非同寻常的观点能够成立。他说, 尽管量子假设面临着一些困难,我们也必须拯救它,否则我们就不会有可供 建筑的基础了。他对普朗克的“倒退”感到困惑,认为坚持最初的观点是比 较合适的。彭加勒猜想,宇宙万物像电子一样,都应当经历量子跃迁,由于 在普遍的跃迁之间的不运动状态内具有无法区分的瞬时,因此必然存在着“时 间原子”。这都是他逝世前三个月,彭加勒在头脑中酝酿的大胆思想。5月4 日,彭加勒又在伦敦大学作了题为《空间和时间》的讲演。在这次讲演中, 他论述了一个可检验的物理学相对性原理之所以可检验,是因为这个原理参 照近似孤立体系的经典力学。他还论证了他的引力理论,指出它与水星近日 点的运动观测值不一致。他还就当前理论物理学的发展作了评价。

临终前三周,即1912年6月26日,彭加勒抱病在法国道德教育联盟成 立大会上发表了最后一次公开演讲。他说:“人生就是持续的斗争”,“如 果我们偶尔享受到相对的宁静,那正是因为我们的先辈顽强斗争的结果。假 设我们的精力、我们的警惕松懈片刻,我们就将失去先辈们为我们赢得的斗 争成果。”

他还指出:“强求一律就是死亡,因为它对一切进步都是一扇紧闭着的 大门,而且所求的强制都是毫无成果的和令人憎恶的”。彭加勒本人的一生 就是自由思考、持续斗争的一生。维托·沃尔泰拉中肯地评论道:“我们确 信,在他的一生中,他没有片刻的休息。彭加勒永远是一个朝气蓬勃的、健 全的战士,直到他的逝世。”

7月9日,医生为彭加勒施行了第二次前列腺手术,手术是成功的。7 月17日,他在穿衣时因栓子(使血管发生栓塞的堵塞物)出现问题而突然地 去世了。紧张的工作过早地把他虚弱多病的身体推向了危险点,超额的负荷 过早地把他引向死亡的大门,这一切似乎又是他心甘情愿的。不过,令人遗 憾的是,他仅仅活了五十八岁,这正是他的能力的高峰时期。

在茫茫的夜空中,一颗“智多星”陨落了。这颗“智多星”发出了他所 能发出的熠熠光亮,给人类带来了一线光明,即使在他坠入大地时也要把最 后一道余光毫无保留地奉献出来。彭加勒的所作所为,得到了能够鉴赏他的 成就的人的赞誉。据说有这样一件轶事。在第一次世界大战期间,英国一些 军官问他们国家的大数学家和大哲学家罗素:“谁是当代最伟大的人?”罗 素不假思索地回答:“彭加勒”。“噢,是那个人!”这样对科学一窍不通 的军官以为罗素指的是法国总统雷蒙·彭加勒,一个个兴奋地呼叫起来。当 罗素得知他们呼叫的缘由时,便解释道:“我指的不是雷蒙·彭加勒,而是 他的堂兄昂利·彭加勒”。由此可见,彭加勒这位伟大的科学家在人们心目 中的地位。

彭加勒的逝世不仅是法国数学界的巨大损失,也是物理学界、天文学界、 乃至哲学界的重大损失。

中外科学家发明家丛书:普郎克 

              一、童年时代

1858年4月23日,著名法律教授J.W.普朗克和夫人E.P.普朗克的第六 个孩子——马克斯出生了。

这是个远近闻名的学者家庭。马克斯的祖辈有不少人担任过施瓦本的教 士、教师和城市录事;曾祖父是哥廷根大学的神学教授,莱布尼兹的再传弟 子;祖父也是哥廷根大学的神学教授,深得家学渊源。在这有着严肃正派的 学术气氛的家庭里,马克斯和他的三个哥哥、两个姐姐,以及后来出生的弟 弟,受到了很好的教养。

幸福的家庭总是让人羡慕的。

也不知从哪一天起,普朗克家的窗口,每天下午都传来美妙动听的琴声。 好奇的邻居相互打听:

 “是谁在弹琴?”

 “大概是普朗克教授夫人吧!”邻居们都知道,普朗克夫人出生于牧师 家庭,有着良好的音乐素养。

 “弹得多好啊!”

连路过的行人也忍不住停下脚步,听了一会儿之后,不由自主地发出感 叹。

有一天,普朗克教授在自己家里举办一个聚会,邀请几位住在邻近的同 事参加。客人们准时到齐了,一边吃着普朗克夫人准备的茶和点心,一边随 意地聊天。有位客人见普朗克夫人一直忙里忙外,很过意不去,于是说:“普 朗克夫人,您休息一下吧!”

另一位客人听了立即接口说:“给我们弹一曲吧,我们都很喜欢听您弹 琴。”

 “是啊,您弹得好听极了!我只要下午有空,一定会坐在窗口听您的琴 声。”有人在旁边附和道。

普朗克夫人先是一怔,随即笑了,“先生们,我可是从不在下午弹琴的 呀!”她没有继续解释,礼貌地退出了客厅,把一个个面露疑惑之色的客人 们留在了身后。

客人们围在普朗克教授身边,急于想知道,到底谁每天在下午弹琴。普 朗克教授只是微微一笑,并不回答。

这时,所有的客人都听到了他们熟悉的琴声,于是不约而同地朝客厅的 角落望去,那里摆放着一架钢琴。

一个很小的男孩坐在加了两个垫子的琴凳上,他的小手熟练的敲击着琴 键,弹的正是奥地利著名音乐家舒伯特的名曲。

小男孩的手指是那么轻巧灵活,他对乐感的把握和理解是那么准确。跳 跃的音符仿佛不是钢琴发出来的,倒像是从男孩的指尖一股脑儿地倾泻下 来。

客人们听得如醉如痴,等到小男孩停下来很久以后,他们依然沉浸在飘 渺的音乐声中。不知谁带头鼓起掌来,紧接着所有的客人都站起来鼓掌,掌 声久久不绝。

一位客人走近小男孩,伸手将他抱在怀中问道:“你叫什么名字呀?”

 “马克斯,先生。”小马克斯羞怯地低着头,轻声答道。

客人们聚在一起,像欣赏一件稀世珍宝一样看着小马克斯。“马克斯, 你的琴弹得非常好,你想成为音乐家吗?”有人这样对马克斯说。

一直低着头的马克斯听了这话,忽然抬起头来,大声说:“我要成为舒 伯特!”

晚上,马克斯躺在床上怎么也睡不着,今天实在是太令人兴奋了。母亲 走进他的卧室,说:“我的小乖乖,你怎么还不睡?”

 “妈妈,你说我能成为舒伯特吗?”

 “怎么不能,只要肯努力,没有你办不到的。”母亲怜爱地看着儿子,

“我真为你感到骄傲,马克斯。”

在母亲的鼓励声中,马克斯这才感到了疲倦,他沉沉地睡了。梦里,马 克斯发现自己来到维也纳,置身于大剧场中,四周掌声如潮,他觉得自己幸 福极了。

那一年,马克斯只有5岁,但“普朗克家的小舒伯特”的外号却不径而 走。

可是邻居们依然满腹疑惑,一个小孩学弹琴,难道能一下子弹得那么好 吗?他难道从不需要练习?他难道从来不会弹错?

带着许多疑问,邻居们来看望普朗克夫人和小马克斯,他们想彻底问个 明白。

面对邻居的询问,普朗克夫人很愉快的回答:“没有神童,真的没有。” 她从储藏室里取出一块长条形的木板。

木板上,用黑色和白色的油漆刷成琴键,非常精致,就像真的一样。

 “小孩学琴的时候,总是会因为指法不熟练而影响邻居们休息,所以我 一开始就让小马克斯在木板上练习。等他把指法练得熟练了,我才让他坐在 琴凳上。就这么简单。”普朗克夫人解释道。

邻居们发出阵阵慨叹,深为普朗克夫人体谅邻居的做法感动。

 “他很努力。”普朗克夫人最后说,“这比什么都重要,他自己知道努 力。”

            二、马克斯的选择

1867年,马克斯的父亲应邀到慕尼黑大学讲学,而马克斯正好完成了小 学低年级的课程,于是他们全家迁居慕尼黑。

在慕尼黑,马克斯·普朗克度过了幸福的少年时代。他考入古典皇家马 克西米连大学预科学校。他在学校的学习几乎没有遇到什么困难,总是名列 前茅。他具有很高的天分,而且刻苦用功。

但马克斯·普朗克不是一般人所理解的天才和神童,一直到晚年,他还 声称自己在物理学方面没有特殊的天赋。他说自己性情平和,不愿冒风险, 而且不能同时研究多个问题,对新事物不能迅速地有所反应或掌握其实质。 然而,他通过勤勉认真和深思熟虑,为现代物理学做出卓绝的贡献,远比那 些被称为天才的人成就更大。

如果说是母亲开发了马克斯的音乐天赋,那么中学时代的数学老师赫尔 曼·米勒尔无疑是引导马克斯走上科学道路的人,这位数学教师发现马克 斯·普朗克有杰出的数学才能。米勒尔不但鼓励马克斯学好数学,同时还利 用业余时间教他天文学、力学,激发起他探求世界本原奥秘的强烈愿望。

马克斯是个不怕困难的人,他总有办法克服面对的一切障碍。可谁又能 知道,他也曾被一件事难倒过呢!当时他面临着一个选择,既然是选择,那 就意味着必须放弃一部分,然后才能得到一部分。

1874年,马克斯·普朗克以优异的成绩结束了预科学校的学习,他准备 上大学。

到底学什么好呢?马克斯感到苦恼。音乐是由来已久的爱好,而且他曾 说过要成为舒伯特的,这似乎应该优先考虑;在中学里,他又对古典文学发 一了兴趣,他仔细阅读了莎士比亚、弥尔顿、但丁、哥德等名家的作品,他 甚至已经在动手写一部诗剧;而赫尔曼·米勒尔老师还像往常一样,继续鼓 励他献身于自然科学。

音乐、古典文学和自然科学,这三样东西像走马灯一样在马克斯的脑子 里转来转去。一会儿这个占上风,一会儿又觉得学那一个也许更好,后来马 克斯发现,这三门学科他都非常喜欢,很难做出选择。

时间一天天过去,可马克斯依然没有作出决定。母亲看着寝食无味、忧 心忡忡的儿子十分担心,但她又无能为力,帮不上什么忙。于是母亲把马克 斯的问题告诉了父亲,希望父亲能出面帮帮儿子。

这天晚上,马克斯回到家,他和往常一样无精打采。母亲照例迎上来, 亲吻他宽广的额头,然后轻声告诉他:“马克斯,爸爸在书房里等你,他有 话要对你说。”

从小到大,父亲一直要求孩子们要养成自立的习惯,他总是说:“自己 的问题一定要自己解决!”马克斯走进书房的时候想,他该不是要和我谈选 择学科的问题吧。

 “马克斯,”父亲见他进来,摁灭了手中的烟斗说,“你最近遇上麻烦 了?”

 “是的,爸爸。”马克斯答道,“我拿不定主意选什么学科作为自己的 主课。”

父亲沉默了片刻,说:“你不是一直很喜欢音乐吗?”

马克斯点点头,他脸上随即流露出迷惑、茫然的神色,“我今天去见了 科林先生。”科林先生是父亲的一位朋友,也是慕尼黑相当有名的钢琴演奏 家。“科林先生劝我不要专门从事音乐工作,他说我不适合。”

 “那文学呢?你不是在写剧本吗?”

 “我的确很喜欢文学,但我的同学认为我写的东西很刻板,缺乏技巧和 热情。”马克斯喃喃说道。

 “米勒尔老师不是一直在鼓励你学习数学吗?你对数学有什么想法?”

马克斯想了想才回答说:“爸爸,您不是不知道,现在的社会风气是重 视人文科学和艺术,轻视自然科学。我怕选择了数学之后,会受人轻视,再 者说……”

 “马克斯!”父亲沉稳而有力的声音打断了他,“你到底想干什么?”

马克斯吃惊地抬起头,在他的记忆中,父亲是个温和的人,他从没见父 亲用这么大的声音说话。

父亲严肃地说:“马克斯,我一直在听你说,我在等着听你自己的想法。 而事实上你始终在转述别人的意见,马克斯,你的意见在哪里?要知道,你 的选择关系着的是你的一生,和别人没有任何关系。如果你老是斤斤计较别 人的想法,那么你不妨问一下自己,你打算为谁活这一辈子?”

马克斯没吱声,父亲的话像是一柄重锤,重重地敲打在他的心上。是啊, 我为什么要那么在乎别人的意见呢?马克斯再一次抬头看父亲,目光相对, 他看见父亲的眼中满是关怀和怜惜,而藏在最深处的,是所有父亲对儿子的 那份期待。

 “爸爸,我明白你的意思了。”马克斯坚定地说,“我决定去学数学。”

父亲欣慰地点点头,“我永远支持你,马克斯。”

马克斯走出书房之前,父亲又把他叫住,“马克斯,你不会因为学习数 学就不再弹琴了吧?”

 “不,我还要弹琴,每天都弹!”

1874年10月21日,马克斯·普朗克考入慕尼黑大学,主攻数学。

              三、在大学

进入慕尼黑大学后不久,马克斯·普朗克就认识了许多志同道合的朋友, 他们一起听讲座,相互核对笔记,一起探讨学习中出现的各种新问题。

如果不是菲力浦·冯·约里的那次讲座,马克斯·普朗克恐怕会毕生致 力于数学方面的研究,而不是物理学,那么马克斯·普朗克就与1918年度的 诺贝尔物理学奖无缘了。

 “如果丢番图的结果被加强一点,就可以推出:每一个大于或等于

(88-1)×(945-1)=87×944=82128的整数都能表示两个过剩数之和。” 马克斯·普朗克正在和同学讨论毕达哥拉斯算术中的过剩数问题。

有个同学接着说:“只要建立你所说的丢番图的结果,我们的证明就全 部完成了!”

这时,一个同学风风火火地冲进教室:“马克斯,你又忘了!”

 “什么?”马克斯·普朗克一楞,倒是和他一起讨论问题的同学明白过 来了,“今天菲力浦·冯·约里先生要举办一个物理学讲座,马克斯,我们 约好一块去听的。天呐,为了丢番图方程,我们竟然把这么重要的事忘了!”

 “对呀!”马克斯一拍脑袋,恍然大悟。

等他们几个赶到讲座现场时,讲座已经开始了。人并不多,他们猫着腰 进入课堂,随便找了个地方坐下来。

菲力浦·冯·约里讲师中等个子,讲课时充满激情,马克斯·普朗克和 他的同学很喜欢听他的讲座。此刻,这位讲师正在给为数不多的听众描述物 理学的学习条件和前景:

 “物理学是一门高度发展的、几乎是尽善尽美的科学。现在,能量守恒 定律的发现给物理学戴上桂冠之后,这门科学已接近于最终稳定的形式。也 许,在某个角落还有一粒微尘或一个小气泡,对它们可以进行研究和分类, 但是,作为一个完整的体系,那是建立得足够牢固的;而理论物理学正在明 显地接近于如几何学在数百年中所具有的那样完善的程度。”

马克斯·普朗克心中一动。

在古希腊,早期科学家们认为世界上最完美的图形是正圆形;稍后的柏 拉图和亚里斯多德发展了这一学说,他们认为最完美的应该是椭圆形。仿佛 有这样一个说法,自然科学家们都是标准的美学家,他们好像不是为了探索 世界本质而研究科学,倒像是为了追求完美的境界而工作。

年轻的马克斯·普朗克只觉得热血满腔,立即决定改学物理学。也许他 正是追求和谐、对称的完美,才开始学习数学,当他得知世界上还有一个完 美的学科时,他发现自己根本经不起这个诱惑。

但他并不知道,约里发表的观点表现了普遍的错误认识,这是从当时物 理学家头脑中占统治地位的、机械的自然观念出发的。力学无疑是高度发展 的、成熟的科学。当时——1875年前后,只有为数不多的人曾考虑自然学说 的其它一些领域,例如电动力学,已不可能用力学发展中的原先的方法去深 入地研究了。

马克斯·普朗克向学校提出了兼修理论物理的请求。但很多物理老师都 试图劝阻17岁的少年进入纯理论的领域,他们罗列了许多理由,想说服马克 斯·普朗克。

然而马克斯·普朗克下定了决心,说什么也不改变自己的决定,这是他 不顾教师们的劝阻而独自作出的献身物理科学研究的决定。

马克斯·普朗克在慕尼黑大学极其认真地从事数学和物理学的研究达6 个学期,他还进行了他一生中唯一的一些实验。

繁重的课程并没有压倒马克斯·普朗克,他一边努力学习,一边仍然从 事音乐工作。他曾是大学合唱团的指挥,还领导了一个乐队,每逢节日就在 大学教堂里演奏。在音乐家中,他依然喜欢童年时的偶像:舒伯特、舒曼和 勃拉姆斯。

正当马克斯·普克发愤求学之时,一场疾病从天而降。

1875年冬,马克斯·普朗克不幸得了肺病,使他不得不休学了。

在家养病的马克斯·普朗克并没有停止学习,他认为时间是无比宝贵的。 在病榻上,他依然手不释卷。心无旁骛的学习,使得马克斯·普朗克的眼界 更开阔,他了解到,在柏林大学许多人在从事理论物理学的研究,如赫尔姆 霍茨、基尔霍夫、克劳休斯和波尔茨曼等,这些人都是德国理论物理学中的 杰出人才。

他迫不及待地想去柏林。

1877年,马克斯·普朗克的身体完全康复了,他马上向柏林大学提出申 请,要求转到那儿去完成学业。经过努力,马克斯·普朗克终于如愿以偿, 进入柏林大学,在赫尔姆霍茨和基尔霍夫门下攻读物理学。

得到柏林大学来的通知时,马克斯·普朗克高兴得像一个小孩子,他仿 佛感觉到,一个属于他的时代已经到来了。

            四、孤独的热力学家

按理说在著名的研究者门下学习,应该是件好事,最起码耳濡目染能了 解物理学最新的研究动态。但这样的环境,马克斯·普朗克却并未觉得对自 己有“显著的效益”。他在《科学传记》中回忆了当时的情景:

 “显然,赫尔姆霍茨从来没有对讲课认真地作过准备,说起话来总是嗫 嗫嚅嚅,吞吞吐吐。他从小小的笔记本里取出必要的数据,而且在黑板上还 常常写错,在我们的脑海里没有去掉这样的感觉,即感到他自己也同我们一 样似乎至少是厌烦这次讲课。因此,听课的人逐渐减少,最后只剩下三个 人……

 “与此相反,基尔霍夫却精心准备宣读的教程,在教程里,每一个句子 都是经过反复斟酌的,该摆在什么位置就摆在什么位置上,不少一句话,也 不多一句话。但总的说来,这像是某种背熟的、枯燥的和单调的东西。我们 赞叹的是讲课者本人,而不是他讲的东西。”

尽管这样,马克斯·普朗克仍然一节不拉地去听讲课。不像其他物理学 家,马克斯·普朗克没有在物理学实验室里工作过,他只是详细记录两位导 师和数学家魏尔斯特拉斯的讲课纲要,并在家里用心地研究这些讲课纲要。

在 70年代,这位开始起步的理论物理学家在很大程度上还是一个自学 者,尽管他是名正言顺的柏林大学的学生。

在论文著作课中,马克斯·普朗克自修了热学领域的权威克劳休斯的著 作,使他受益很大。克劳休斯——这位伟大的研究者——的作品以其阐述的 清晰和令人信服的力量吸引着马克斯·普朗克。

直到今天,当我们来评价马克斯·普朗克的贡献时,首先要讲到的,无 疑是他在热力学方面的成绩。

马克斯·普朗克一生在热力学方面下最长久的功夫,取得了重要的成绩。 他曾经着重研究了不可逆方程,提出了自己的热力学第二定律的叙述方式。 在另外一些方面,他也发表了一些发人深省的见解。他起初重视热力学理论 的唯象性和连续性,宣称不必借助于有关物质由分子构成的特殊假设来解决 问题。但是他的这种看法后来发生了一定程度的变化。他的研究结果和美国 人吉布斯的结果不谋而合,当他得知此事后,就很自愿地承认了吉布斯的先 见之明。他写的《热力学讲义》一书,曾经在30多年的时间内被公认为一本 特别清楚、特别系统和特别精辟的热力学名著。事实上,在1900年前后,他 已经成为了国际性的热力学权威。

1879年,21岁的马克斯·普朗克提交论文《论机械热学第二定律》进行 答辩,使他获得了哲学博士学位。

在论文中,马克斯·普朗克研究了导热过程不可逆的问题,还提出了表 达熵最初的一般公式。

熵——没有给出明显概念的状态和数量特征,决定着能量转换不可逆的 程度。马克斯·普朗克的表达方式是:“任可方法也不能使导热过程为可逆 的”,——这就超越了克劳休斯提出的熵概念定义的范围。他把熵概念变为 甚至适用于不平衡状态的科学抽象,因而创造性地概括了熵概念。他从一开 始就把熵的问题摆在自己研究的中心,这一确定决定性地促使了量子论的创 立。

然而,这一篇远远超越科学发展的著作,“给当时的科学界的印象等于 零。”——60年后,马克斯·普朗克在《科学传记》中如是说。

虽然他在论文答辩时获得高度评价,但是主考之一阿道夫·冯·拜耳却 暗自认为理论物理学是完全空洞的科学,所以对年轻的马克斯·普朗克表现 了极为轻视的态度。

拜尔是一名化学家,诺贝尔化学奖得主。他属于充满经验主义情绪的自 然科学家之列,这些科学家把直接证明的实验数据范围以外的一切统统弃 掉,认为是“投机的东西”。

马克斯·普朗克把他的博士论文寄给赫尔姆霍茨,而这位导师也许根本 没有翻阅过它。在这个领域内进行研究工作的基尔霍夫仔细地读了这篇文 章,但他把马克斯·普朗克的思维过程当做错误的想法否定了。最后,连克 劳休斯也没有回信,尽管克劳休斯的著作最接近马克斯·普朗克的想法,并 以其作品直接唤起了这个年轻科学家对熵的研究。

面对这样的挫折,马克斯·普朗克并没有停步不前,也没有陷入失望和 丧失勇气。他是那样地坚信自己道路的正确性和自己结论的合理性。

1880年6月14日,也就是马克斯·普朗克博士论文发表的第二年,为 了获得在大学教授“理论物理学”的权利,年轻勇敢的研究者提交了《各向 同性体在各种温度下的平衡状态》这篇论文,并顺利地通过答辩。这是再一 次论述热和机械能相互作用的研究。

马克斯·普朗克回到慕尼黑,成为慕尼黑大学讲师,讲授“气体力学理 论原理”。

有些科学家指出,在普朗克对辐射问题的贡献中,巧妙地结合了他对不 可逆过程的研究和电动力学的研究。当时麦克斯韦电磁理论已在德国流传开 来,而作为理论物理学家的普朗克,也曾经试图把热力学和当时还是新理论 的麦克斯韦电动力学统一起来。他早在1891年就曾指出“熵增原理必须扩充 到所有自然力……这不但包括热过程和化学过程,而且也包括电过程和别的 过程。”

为了给热辐射不可逆性的处理作好准备,他从1895年开始就认真研究了 电动力学。他的最终目标是通过研究保守性的效应来考察不可逆过程。为此 目的,他研究了电磁振子,而这种研究在他的热辐射理论中起了明显的、重 要的作用。为了证明麦克斯韦理论在红外谱域中可以适用,他在 1911年到 1912年间,曾试图把量子理论中的参量和经典理论中的参量等同起来,这种 方法和思想,曾被某些浅见之士说成“普朗克的对应原理”,但这种指认其 实是对真正的对应原理的一种严重曲解!

          五、科学的传播者和倡导者

物理学家A.派斯曾经比较过早期量子理论的三位大师,他指出:普朗克 是一位正规的大学教授,他讲过许多课程,培养了许多哲学博士;爱因斯坦 是个喜欢单独工作的人,他一生讲课很少,也没有培养过研究生;玻尔总是 和许多人一起工作,他不讲课,只开讨论会,他也不带研究生,只培养“博 士后”人员。

早在上中学时,普朗克曾经代替数学教师上过几星期的课,那时他就已 经对教学工作很感兴趣了。在慕尼黑大学,普朗克当了五年讲师。

1885年5月12日,普朗克被委任为基尔大学理论物理学特约教授,主 讲理论物理。

同时,这个职位使他获得了2000马克的年薪,因此他才得以和少年时代 的女友、慕尼黑一位银行家的女儿玛丽·默尔克结婚,建立一个美满的家庭。

除了授课之外,普朗克仍致力于研究热力学,对“第二定律”再度进行 了探讨。他对能的概念提出了新的理论解释,并力图把它的应用范围扩大到 对稀释溶液和热电学领域。他把研究成果编成《普通热化学原理》和《热力 学讲义》两本专集,使后人受益匪浅。

1888年11月29日,普朗克应柏林大学的聘请前往任教。第二年春天, 基尔霍夫教授逝世,普朗克接替他的教职兼任新设的物理研究所所长。1892 年,普朗克被提升为正教授,直至1926年退休。

在柏林,大学讲课成了他经常性的工作。他的讲课遍及力学、流体力学、 电动力学、光学、热力学和分子运动论,一般每六个学期轮流一次。他的讲 课内容都经过精心设计,安排清楚而有条理。例如印度物理学家S.N.玻色曾 经谈道,听了普朗克的讲课,才知道物理学是那样一个理论体系,在该体系 中,整个课题可以从统一的立脚点并根据最少的假设来展开。普朗克根据自 己的讲课编写了一套理论物理学的书,这套书也成为了名著。

在他40年的教学生涯中,培养了20名哲学博士,其中许多人成了很有 成就的物理学家,有两个人后来获得诺贝尔奖[劳厄(Laue)和玻特(Bathe)], 另有一个,成为著名的哲学家,即M.石里克。

在带研究生时,普朗克主张让学生们自由发展。也许正是这种态度造成 了他的学生研究课题比较分散,以至没有形成一个有特色的学派。

 “结果形成这样的情况。”马克斯·冯·劳厄指出,“即在普朗克的身 边准备考博士的研究生相当少。他期望他们自修,他在准备自己的学位论文 时表现了这种自修的精神。”但是如果说普朗克不甚注意自己的学生发展过 程的形式的话,那么总的说来他仍然是科学青年的教育者。

 “我亲眼看见几代人成长起来了,”他在自己80寿辰纪念日说道,“我 有权利这么说:许多学生把我能够给予他们的东西大部分还给了我。我可以 列举许多名字,但我不愿造成这样的印象,似乎我要高抬一些人和贬低一些 人。有一个名字,我仍然想在这里指出来——这就是马克斯·冯·劳厄,我 最亲近的学生,他不仅成了物理学家,而且成了我亲密的和忠实的朋友。” 在场的所有的人都清楚地知道,普朗克很为自己的学生感到自豪。

普朗克主张妇女应有受高等教育的权利。在他任柏林大学校长的一年

(1913—1914),在该校求学的女学生约有770人,而当时全德国的女学生 才3700人,这个数字仅占大学生总人数的6%。他也特别赏识奥地利著名女 物理学家L.迈内特的才能,曾有意去维也纳大学任教,后因柏林大学竭力挽 留而没有去成,但他终究利用自己的威望,把迈内特请到柏林当了他的助教。

当他成了德国科学界的泰斗时,普朗克用他那永远极端负责的精神领导 了德国科学的发展。他经常无微不至地关心各学术单位的款项分配和人员调 配之类的具体工作,在德国物理学会的刊物(Annalen Der Physik)的审稿 方面也进行了持久的、辛勤的工作。此外,他还关心过中学物理教学的改革, 对大学普通物理学的教学也提出过改进意见。

普朗克退休以后,经常到各地去讲演。关于他作为一个讲演者的情况, 他的一位听众留下了有趣的见证:“普朗克住在相当远的格吕内瓦尔德,他 乘市区火车到柏林去。他乘坐的列车常常同我乘坐的发自夏洛膝堡的列车平 行行驶,于是我能够看见普朗克坐在挤满了服务员和女售货员的车厢里,他 在聚精会神地作讲演的笔记。他在讲演时不用提要。他从不讲错,也不嗫嚅。 他偶尔掏出笔记本,目光扫一下黑板之后,说一声: ‘对!’于是又把笔记 本收藏起来。他是我曾经听过的最优秀的报告人。他没有任何特别的习惯, 唯一例外的是:他在自己面前平行放着两支粉笔,当他不写字时,不时调换 两支粉笔的位置。”

直到晚年,在战时和战后的那些困难而混乱的年月中,他还作了许多巡 回演讲,向广大听众阐述了自己关于科学、哲学、道德和宗教等问题的观点。 为了作平生最后一次演讲,他不得不在一月份的寒冷中乘了没有取暖设备的 火车前往演讲地点。有人问他这是图的什么,他说:“在89岁的老年,我不 能再在科学上有所创造了;留给我的只有一种可能,那就是通过在这儿或那 儿重复我的讲话来追踪我的工作为我准备了的方向,以满足那些为真理和知 识而奋斗着的人们的愿望,特别是青年们的愿望。”

         六、基本作用量子和原子时代

1945年的夏天通常被认为是原子时代的开端,那时在北美洲沙漠中进行 了原子武器的第一次技术实验,并用这种武器去轰炸日本的两座大城市—— 广岛和长崎。然而原子武器的原理是在这以前45年,在德国柏林大学尊定 的。

众所周知,普朗克的黑体辐射理论,使他成为人类文化史上的不朽人物。

90年代末期,奥托·卢麦尔和恩斯特·普林格斯海姆在帝国技术物理研 究所进行了实验,以使更精确地测定黑体辐射。这些实验成了普朗克的划时 代的发现的出发点。亨里希·鲁宾斯和费尔丁南德·库尔鲍姆在同一个研究 所作长波辐射实验时,特别是作长石和石盐红外残存辐射实验时所取得的测 量结果,对从理论上论证普朗克量子公式,具有决定性的意义。

1900年10月19日,库尔鲍姆向柏林物理学会报告了这些实验。普朗克 在会议前几天得知了鲁宾斯和库尔鲍姆的实验结果,于是在事先准备好的讨 论意见中提出一个新的辐射公式,他认为,这个公式有助于消除表现出来的 不相符合之处。

普朗克的意见是以《论维恩光谱方程的完善》为题公布在《德国物理学 会通报》上的。这篇只有三页的短文在方法论上带有形成发现的痕迹。文中 给出的辐射公式在长波辐射和高温条件下符合库尔鲍姆和鲁宾斯的实验数 据;在短波和低温条件下,该公式成为维恩定律,因而维恩定律具有了有限 定律的性质。

对普朗克方程式的验证,证实了这个方程式同实验数据完全符合。鲁宾 斯在会议后的当天晚上马上对新的辐射公式同现有的测量进行了仔细的核 对,第二天早晨即向普朗克报告了这个情况。

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