“量子”诞生记

但普朗克公式的导出多少有点凑出来的味道，这当然是不能令人信服的。为了从基本原理出发推导出这个公式，普朗克曾把经典物理学的“十八般武器”都用上，结果是除了失败还是失败。后来他大胆地作了一个简单的假设：能量的辐射和吸收都是一份一份地发生的，黑体在辐射和吸收能量时，只能一份一份地进行，每一份能量是“作用量子”h的整数倍，即能量E=hv，这里v叫做“振子振动频率”，它是一个整数。作用量子h后来被人们称为“普朗克常数”，它是一个极小极小的数，其量值约为6.626×10-34焦·秒。

普朗克关于能量辐射不连续的假设，与经典物理学关于能量连续变化的观点是完全背道而驰的。尖锐的矛盾摆在普朗克面前，他自己的思想也不免有些彷徨。

能量是物理学家最熟悉的东西了，无论是动能还是势能，都是连续变化的，这已为千百年来无数的事实所证明。有谁看到过在平地上跑动的车辆的动能，会突然从一个数值跳到另一个数值而中间没有过渡？又有谁看到瀑布中的水降落时，它的势能的变化不是连续的，而且间断成一段一段的？

然而，在研究热辐射机制时，我们面对的是眼睛看不见的微观世界，那是一片崭新的天地，是人们完全陌生的新世界，它有着自己的规律，有着自己的法则。顺着能量是连续变化的观点思考，普朗克怎么也得不出那个“凑出来”的公式；可是，当他一旦假设能量是不连续变化之后，困难就迎刃而解了。看来这里面确实有一些深刻的道理。普朗克曾兴奋地对他的儿子说，自己完成了或许是牛顿以来物理学最伟大的发现之一。

的确，发现微观世界的不连续性（量子性），以及在此基础上建立的量子论，已经成为20世纪物理学大厦的两大台柱之一（另一台柱是相对论）。

不确定性原理

微观世界中的物理规律往往是习惯于宏观世界规律的人们难以想象的，量子力学中的不确定性原理就是一例。

不确定性原理是德国物理学家海森堡于1927年提出的，它是说，一个微观粒子的某些物理量，如位置和动量，不可能同时具有确定的数值，其中一个越确定，另一个的不确定程度就越大。用式子来表示就是：

其中，Δx是粒子在位置上的不确定程度，Δp是它的动量的不确定程度，h就是普朗克常数。从这个式子可见，Δx越小，Δp就越大；反之亦然。