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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
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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
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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
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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�