
【醫】 Planck's quantum hypothesis
普朗克量子假說是現代量子力學的奠基性理論,由德國物理學家馬克斯·普朗克于1900年提出。該假說通過引入能量量子化概念,成功解釋了黑體輻射實驗中的紫外災難問題,并首次提出能量以離散形式存在。以下是其核心内容的中英術語對照與科學诠釋:
能量量子化(Energy Quantization)
普朗克提出,電磁輻射的能量隻能以離散的“量子”(quantum)形式釋放或吸收,每個量子的能量值與其頻率成正比,公式為:
$$ E = h u $$
其中,$E$為能量,$ u$為頻率,$h$為普朗克常數($6.62607015times10^{-34} text{J·s}$)。這一公式被《自然》期刊評價為“打破經典物理連續能量觀的關鍵突破”。
黑體輻射修正(Black-Body Radiation Correction)
假說通過引入量子化假設,修正了經典瑞利-金斯定律在短波段的發散問題,推導出普朗克輻射定律:
$$ B_ u(T) = frac{2h u}{c} cdot frac{1}{e^{h u/(k_B T)} - 1} $$
該公式準确描述黑體輻射能量分布,劍橋大學物理學教材指出其“首次實現理論與實驗的完美吻合”。
量子力學基礎(Foundation of Quantum Mechanics)
假說啟發了愛因斯坦的光電效應解釋(1905年)與玻爾的原子模型(1913年)。諾貝爾獎官網将其列為“20世紀物理學三大革命之一”,而《大英百科全書》強調其“為海森堡、薛定谔等人的研究奠定數學框架”。
權威參考資料:
普朗克量子假說是由德國物理學家馬克斯·普朗克于1900年提出的革命性理論,旨在解釋黑體輻射實驗中的能量分布問題。這一假說标志着量子力學的開端,其核心觀點包括:
能量量子化
普朗克提出,電磁輻射的能量并非連續變化,而是以離散的“能量包”(即量子)形式存在。每個量子的能量與其頻率成正比,公式為:
$$
E = h
u
$$
其中,( h )為普朗克常數(約( 6.626 times 10^{-34} , text{J·s} )),(
u )為輻射頻率。
突破經典物理框架
經典理論認為能量可無限分割,但普朗克假說表明能量存在最小單位(量子)。這一觀點成功解釋了黑體輻射譜中紫外災難的悖論,即高頻輻射能量不會無限增大。
深遠影響
該假說直接啟發了愛因斯坦的光量子理論(1905年解釋光電效應)和玻爾的原子模型,為量子力學奠定了基礎。普朗克因此獲得1918年諾貝爾物理學獎。
意義:量子假說颠覆了牛頓力學主導的連續能量觀,揭示了微觀世界的離散性本質,成為現代物理學兩大支柱(量子力學與相對論)之一的核心思想。
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