量子講堂第十二期：世界不是連續的，普朗克首次提出量子概念，動搖了經典力學的根基
為了讓大家更好的理解世界不是連續的及量子等相關概念，這篇文章會採用較為通俗的語言為大家講解，儘可能少使用讓大家頭疼的數學公式。
在物理學晴朗的天空中飄著兩朵小烏雲
在19世紀末，隨著經典力學與電磁學的完善，一些保守的物理學家認為目前的物理理論已經趨於完善，剩下的只是對於現有物理理論的裝飾與修補工作，只不過還有兩朵小烏雲飄在上面，第一朵小烏雲指的是經典力學的以太論受到了麥可遜-莫雷實驗嚴重挑戰，這朵小烏雲導致整個經典力學的絕對時空觀被動搖，後來被愛因斯坦的相對時空觀所取代，這篇文章重點講一講第二朵小烏云：關於在黑體輻射問題中遇到的困境，這朵烏雲直接引發了量子革命，黑體輻射原本是熱力學研究的對象，如果一個物體呈現的是黑色，那麼說明它吸收了所有頻率的光波，於是物理學家假設了一個完美吸收電磁波的模型—黑體，即能將所有電磁波全部吸收且不向外反射的物體。
黑洞輻射中長波與短波的矛盾
關於熱力學計算黑體輻射的問題會涉及到很多複雜公式與人物，這裡就不多介紹了，直接給大家講一講結果：經過了物理學家幾十年的研究，物理學家總結出來了兩套公式，分別是維恩分布公式、瑞利—金斯公式。
維恩分布公式是從經典力學的粒子角度為基礎建立的公式，維恩分布公式可以很好的解釋黑體在短波輻射中的問題，但是在長波輻射中，維恩分布公式就徹底失效。
瑞利—金斯公式是從電磁類波動為基礎建立的公式，瑞利—金斯公式可以很好的解釋黑洞在長波輻射中的問題，可相同的是：瑞利—金斯公式在短波輻射中就失效了。
這兩套公式處於一個無比尷尬的處境，雖然它們都能解釋黑體輻射中不同波長的問題，但是卻無法變成一個真正「正確」的適用理論，這證明兩個理論都並不是完全正確的，一場物理學的革命即將爆發。
量子力學奠基人：普朗克一次偶然的數學嘗試，撼動了整個物理學界
1900年，物理學家普朗克已經在黑體輻射領域研究了六年之久，但始終沒有進展，面對維恩分布公式、瑞利—金斯公式無法相容的問題，普朗克相信一定有一個可以滿足所有波長的公式來解釋所有黑體輻射現象，而真正的答案一定蘊含在這兩個公式之中，於是普朗克利用內插法將兩個公式不斷的整理、變形、合併，最後普朗克通過數學的方法強行拼湊出來了一個公式，結果這個強行拼湊出來的公式卻可以很好的解釋所有波長的問題，普朗克一次偶然的嘗試竟然成功了！但普朗克卻不能解釋這個通過數學方法得出的公式到底代表著什麼？
普朗克首次提出量子概念
對於這樣一個完美的公式，普朗克卻不能給出一個理論解釋，這是十分荒誕的，普朗克發現：只有假設能量在傳播的過程中，不是連續不斷的，不存在無限小的單位，而是必須被分成一段、一段的，能量傳播必須有一個最小單位，這個完美的公式及黑洞輻射的問題只有使用這種假設才能被解釋的通，可一旦這個假設成立，那麼便意味著由伽利略、牛頓所建立的經典力學的根基就要被動搖，因為在經典力學中，時間、空間、能量都是連續不斷的，可以無限被分割的，普朗克的這個假設就意味著經典力學的根本就是錯誤的。
不能被無限分割代表什麼呢？這裡給大家舉一個例子：溫度計想要從28度上升到29度，則必須要經過28.5度這個單位，但不能被無限分割意味著溫度計中不存在28.5度這個值，1度就是溫度計的最小單位，溫度只能從28度跳躍到29度再跳躍到30度。
雖然這個觀點看似違背了人們的常識，但普朗克的公式卻表明不能被無線分割才是世界的本來面目，於是普朗克提出在能量傳遞中：能量的最小單位是能量子，後來更名為量子，這是人類歷史上首次提出量子概念，量子概念是與經典物理學的一次徹底訣別，後來普朗克從公式中很輕易的推導出普朗克常數：h=6.62606957(29)×10-34 J·s，代表能量最小單位的數值。
後來物理學家們在理論研究與實驗中發現：不單單能量存在著最小單位，空間、時間、長度、角動量、自旋等等物理量都是一段、一段的，它們也都存在著最小單位，量子化是量子力學的基礎。普朗克的發現證明了：原來世界是不連續的。
參考文獻： 楊志勇，侯洵.再論時域的量子化及其物理本質《 光子學報 》1998年