这个问题被提出来后,没过多久,科学家们就找到了两个数学公式。你可能感到奇怪,怎么是两个数学公式呢?难道不是有一个就足够了吗?对,这事说起来还有点复杂。理论上应该只需要一个数学公式,但问题是科学家们发现,他们无论如何也无法用一个数学公式来描述光的频率与黑体温度的关系。他们找到第一个公式的时候,发现用这个公式来计算,光的频率越高,与实验的结果就相符得越好。但随着频率的降低,实验结果却越来越偏离计算值。于是,有些科学家又找到了第二个公式。这个公式和第一个公式的特点刚好相反:频率越低,计算值与实验值符合得越好。但随着频率的升高,计算结果会偏离得越来越大,以至于计算结果会趋向于无穷大。科学界把这种明显不正确的结果戏称为“紫外灾难”。科学界面临的情况就好比做了两套衣服,一套衣服的裤子很合身,但是上衣却硕大无比;还有一套衣服呢,是上衣很合身,但裤子却小得不得了,根本没法穿。所以,在实际工作中,他们只好把这两套衣服各扔掉一半,凑合着穿。
两个公式就好比两套衣服,都无法恰当描述光的频率与黑体温度的关系
有一位叫普朗克的德国科学家对这套各取一半的衣服相当不满,他发誓要重做一套衣服,也就是用一个统一的数学公式来描述黑体辐射问题。普朗克是一个非常厉害的数学家,他仔细研究了原来的两个公式,然后完全靠着高超的数学技巧,硬是凑出了一个数学公式。这个数学公式刚好能弥补前面两个的不足,使得光的频率不论怎么变化,计算结果都与实验结果相符合,这个公式就被称为“黑体辐射公式”。
黑体辐射公式(www.xing528.com)
按理说,普朗克应该为取得的成功感到高兴才对,可是,他却一点儿也不高兴,因为这个公式中有一个连他自己都觉得很怪异的假设。这个假设就是:能量有一个最小单位,而高温的物体发射出的某种频率的光则是一份一份发射出来的,并不是连续的。打个比方来说,这个假设把光发射出来的热量比作战场上打炮弹,不管炮弹大小,总要一颗一颗发射,根本不可能只发射半颗炮弹,一颗炮弹就是一个不可细分的最小单位。
能量有一个最小单位,这个最小单位不可再细分
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