绝对的热力学信徒
1858年4月23日，马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克出生于德国基尔的一个法学世家。他的父亲朱利叶斯·威廉·普朗克是基尔大学的宪法学教授，家族世代信奉着对教会与国家、学术卓越与道德操守的虔诚奉献。这种深厚的家族传统深深烙印在普朗克的生命中——坚定、正直、保守、理想主义，这些品质构成了他灵魂的基石。
当普朗克九岁时，父亲接受慕尼黑大学的任命，全家迁往巴伐利亚首府。在这座城市的马克西米利安文理中学，一位名叫赫尔曼·米勒的教师点燃了他对物理学和数学的热情。年轻的普朗克在所有学科上都表现出色，十七岁毕业时，他面临着艰难的人生抉择。最终，他冷静地选择了物理学而非古典语言学或音乐，因为他理性地得出结论：只有在物理学领域，他才能实现最大的原创性。
然而，音乐始终是他生命中不可或缺的一部分。他拥有绝对音感，是一位出色的钢琴家，每天在琴键前找到宁静与喜悦，尤其钟爱舒伯特和勃拉姆斯的作品。他也热爱户外，每天长距离散步，假期则在山区徒步攀登，即使年事已高也从未间断。
1874年秋，普朗克进入慕尼黑大学，但物理教授菲利普·冯·约利给他的鼓励寥寥无几。在柏林大学度过的一年里，他对赫尔曼·冯·亥姆霍兹和古斯塔夫·基尔霍夫的讲座印象平平，尽管这两位科学家在研究领域声名显赫。然而，通过独立研读，尤其是鲁道夫·克劳修斯关于热力学的著作，他的智识能力得到了真正的发展。回到慕尼黑后，他在1879年7月以异常年轻的二十一岁年龄获得博士学位，论文题目正是关于热力学第二定律。
在普朗克看来，他在学生时代就深深感受到的"自然界的第一个绝对法则"是能量守恒定律，即热力学第一定律。后来，在大学期间，他同样确信熵定律——热力学第二定律——也是自然界的绝对法则。第二定律成为他慕尼黑博士论文的主题，也是引导他在1900年发现量子作用量的核心研究的基础。
黑体辐射的致命困境
1859年至1860年间，基尔霍夫定义了"黑体"概念——一个能够重新发射所有入射辐射能量的物体，即完美的辐射发射体和吸收体。因此，黑体辐射具有某种绝对性。到了十九世纪九十年代，各种实验和理论尝试都在致力于确定其光谱能量分布——即显示在不同频率下黑体在给定温度时发射多少辐射能量的曲线。
普朗克特别被他同事威廉·维恩于1896年在柏林夏洛滕堡的物理技术帝国研究所发现的公式所吸引。此后，他进行了一系列尝试，试图基于热力学第二定律推导"维恩定律"。然而，到1900年10月，研究所的其他同事——实验物理学家奥托·理查德·卢默、恩斯特·普林斯海姆、海因里希·鲁本斯和费迪南德·库尔鲍姆——发现了明确的迹象，表明维恩定律在高频区有效，但在低频区完全失效。
这个困境在物理学史上被称为"紫外灾难"。根据经典物理学，黑体辐射的能量密度应该随着频率的增加而无限增大。然而，实验结果清楚地表明，在紫外区和高频区，辐射能量反而下降。经典物理学对这个问题的预测与实验结果南辕北辙，整个物理学大厦似乎正在动摇。
幸运的直觉
1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议之前得知了这些新结果。他知道如果维恩定律在高频区成立，辐射的熵应该如何数学地依赖于能量。他也看到了在低频区为了重现实验结果，这种依赖关系应该如何。因此，普朗克推测，他应该尝试以尽可能简单的方式结合这两个表达式，然后将结果转换为联系辐射能量与其频率的公式。
这个结果就是著名的普朗克辐射定律，被公认是无可争辩的正确。然而，对普朗克而言，这仅仅是一个猜测，一个"幸运的直觉"。如果要认真对待它，就必须从第一原理推导出来。这是普朗克立即投入精力的任务，到1900年12月14日，他成功了——但代价巨大。
为了实现目标，普朗克发现他必须放弃自己最珍视的信念之一：热力学第二定律是自然界的绝对法则。相反，他必须接受路德维希·玻尔兹曼的解释：第二定律是统计定律。此外，普朗克不得不假设，构成黑体并重新发射入射辐射能量的振荡器不能连续地吸收这些能量，而只能以离散的数量——能量子——吸收；只有通过统计地将这些量子——每个包含与频率成正比的能量——分配给黑体中存在的所有振荡器，普朗克才能推导出他两个月前偶然发现的公式。
他还通过使用这个公式计算常数h——他的值是6.55×10⁻²⁷尔格-秒，接近现代值6.626×10⁻²⁷尔格-秒——以及所谓的玻尔兹曼常数、阿伏伽德罗数和电子电荷，为他的公式的重要性提供了额外证据。
随着时间推移，物理学家们越来越清楚地认识到——因为普朗克常数不是零，而是一个小而有限的值——微观世界、原子尺度的世界，原则上无法用普通的经典力学描述。一场物理理论的深刻革命正在酝酿。
不情愿的革命者
普朗克的能量量子概念与所有过去的物理理论根本冲突。他是严格被逻辑的力量驱动才引入它的；正如一位历史学家所说，他是一个"不情愿的革命者"。事实上，他这一成就的深远后果花费了数年时间才被普遍认识，而爱因斯坦在其中扮演了核心角色。
1905年，独立于普朗克的工作，爱因斯坦论证了在某些情况下辐射能量本身似乎由量子组成——光量子，后来被称为光子。1907年，他通过使用量子假说解释固体比热的温度依赖性，展示了量子假说的普遍性。1909年，爱因斯坦将波粒二象性引入物理学。
讽刺的是，普朗克本人是最后一批为回归经典理论而挣扎的人之一，他后来并不后悔这一立场，而是将其视为彻底说服自己量子理论必要性的手段。对爱因斯坦1905年激进的光量子假说的反对持续到1922年康普顿效应发现之后。
黄金时代的柏林
1914年至1933年间，在普朗克和爱因斯坦的帮助下，德国科学蓬勃发展，而德国社会却在分崩离析。普朗克不仅发明了量子理论，还通过欢迎和慷慨支持年轻的阿尔伯特·爱因斯坦为科学做出了另一项伟大贡献。
1905年，当爱因斯坦——当时只是瑞士伯尔尼专利局的一名默默无闻的员工——向普朗克在柏林编辑的物理学期刊投寄了五篇革命性论文时，普朗克立即认识到它们是天才之作，在没有送交审稿人的情况下迅速发表了它们。他并不认同爱因斯坦的所有想法，但他发表了所有这些论文。他帮助爱因斯坦在学术界前进，并于1913年邀请他到柏林担任正教授。
二十年来，普朗克和爱因斯坦在柏林是朋友和同事，领导着一个保持创造力和活力的科学共同体，尽管周围充斥着政治和经济的混乱。普朗克是德国科学坚如磐石的核心人物，有远见地推广了非正统的、非爱国主义的"世界公民"爱因斯坦。
四重葬礼
然而，普朗克的个人生活却被悲剧深深笼罩。1887年，他娶了童年的朋友玛丽·默克。二十二年后，1909年，玛丽死于肺结核，留下普朗克独自抚养四个孩子：卡尔、埃玛、格雷特和埃尔温。
第一次世界大战的硝烟很快吞噬了他的家庭。1916年，长子卡尔在凡尔登战役中阵亡——这是第一次世界大战中最残酷的战役之一。1917年，女儿格雷特死于分娩并发症。1919年，格雷特的双胞胎妹妹埃玛同样死于分娩。
接连失去四个家庭成员的沉重打击让普朗克和他的"物理学家庭"尤其痛苦。许多次，爱因斯坦带着小提琴拜访普朗克，普朗克弹钢琴，而普朗克第一段婚姻中幸存的儿子埃尔温拉大提琴。正如一位传记作家所写：“爱因斯坦、埃尔温和马克斯·普朗克三人在音乐中哀悼。”
爱因斯坦甚至开始了在普朗克六十岁生日时为他举办庆祝活动的传统，作为在普朗克经历个人悲剧时期提醒他许多人对他怀有爱意的方式。
纳粹阴影下的妥协
1933年1月，希特勒被任命为德国总理。这位诺贝尔物理学奖得主面临着他一生中最艰难的抉择。
对普朗克而言，对德国的忠诚永远是第一位的。当爱因斯坦在1919年说普朗克"用他存在的每一根纤维扎根于他的祖国"时，他说出了普朗克灵魂中最深层的真理。普朗克从未考虑过离开德国，也没有以抗议为由从任何职位退休。
然而，他并非对纳粹政权的暴行视而不见。1933年春天，普朗克做出了一个戏剧性的举动：他亲自向希特勒请求停止驱逐犹太科学家。据记载，希特勒开始歇斯底里地咆哮，称所有犹太人都是"共产党人"和"寄生虫"，并宣称：“如果解雇犹太科学家意味着当代德国科学的毁灭，那么我们宁愿几年没有科学。“然后，据普朗克所说，希特勒开始大喊自己有"钢铁般的神经”，“使自己陷入如此狂乱的状态，我别无选择只能沉默离开。”
一位朋友后来详细描述了普朗克当时的感受："[普朗克]完全崩溃地回到家中……[希特勒比这位著名科学家和思想家一生中听到过的任何事物都更绝望。”
普朗克写信给弗里茨·哈伯：“我想向你道别时加上一句个人话语。你将以怎样的心情离开你长期、富有成果和光荣工作的地方，我甚至不愿想象。仅仅是纯粹的尝试就让我的心痉挛。”
然而，当普朗克被要求签署一份反对爱因斯坦的公开声明时，他签了。只有马克斯·冯·劳厄提出异议。爱因斯坦写信给哈伯说，所有德国人都是"罪犯"，除了普朗克和马克斯·冯·劳厄，而普朗克只有"60%高尚"。
最后的守护者
尽管遭受挫折，普朗克继续试图保护他能力范围内的犹太科学家，特别是在普鲁士科学院和凯撒威廉学会，他是那里的主席。他设法为几位犹太科学家争取到了豁免。
1934年1月，弗里茨·哈伯在瑞士因心脏病发作去世，这可能是由他被驱逐的压力引发的，普朗克对此感到非常悲痛。几个月后，希特勒要求所有演讲必须以纳粹礼开始。一位名叫保罗·埃瓦尔德的科学家回忆道：“我们都盯着普朗克，看他怎么做……普朗克站在讲台上，把手举到一半高，又放下来。他做了第二次。最后手举起来，他说’希特勒万岁’。”
1935年1月，在马克斯·冯·劳厄的敦促下，普朗克主持了弗里茨·哈伯的纪念仪式。纳粹愤愤不平，禁止任何国家雇员参加，写道：“在哈伯逝世一周年之际举行纪念庆祝活动，必须被特别视为对纳粹国家的挑战。”
普朗克告诉奥托·哈恩：“我要参加这个活动，除非他们让警察把我拖走。“因为国际媒体已被通知，纳粹没有完全取消纪念活动，但他们让任何政府雇员参加都成为非法。虽然普朗克和哈恩完全预计会被纳粹暴徒殴打以阻止他们进入纪念场所，但他们毫无伤害地进入了。普朗克致了开幕词，奥托·哈恩发表了两篇演讲。
绞刑架下的儿子
埃尔温·普朗克生于1893年3月12日，是马克斯·普朗克与第一任妻子玛丽的第四个孩子。他在柏林的格鲁内瓦尔德富人区长大大。1911年获得高中毕业文凭后，埃尔温·普朗克追求了德国军队军官的职业生涯。第一次世界大战中，他于1914年成为法国军队的俘虏，1917年返回德国并在总参谋部服役。在这里，他第一次遇到了库尔特·冯·施莱歇尔少校，这是一段终生友谊的开始。
战后，施莱歇尔成为新成立的国防军政治部门负责人，1920年任命普朗克为他的助手。在政治生涯中，埃尔温·普朗克逐渐成为保守派抵抗运动的核心成员。
1944年7月20日，一个由高级军官组成的团体试图刺杀希特勒，但失败了。希特勒逮捕了七千多人，其中包括普朗克最小的儿子埃尔温。10月23日，埃尔温被"人民法院"判处死刑。
10月25日，马克斯·普朗克亲自起草了一封给阿道夫·希特勒的信，恳求埃尔温的生命，他在信中写道：“作为德国人民对我毕生工作的感激——这已成为德国永恒的精神财富——我恳求我儿子的生命。“但这个恳求被无视了。
普朗克听说希特勒的亲信海因里希·希姆莱亲自干预此事，他的儿子很快就会获得赦免。五天后，埃尔温被处决。
1945年1月23日，埃尔温·普朗克在柏林的普勒岑塞监狱被绞死，距离二战结束仅剩几个月。他年迈的父亲在精神上被摧毁了，他写信给侄女说：“没有语言可以描述我失去的一切。”
废墟中的永恒
悲剧并未就此结束。1944年2月，普朗克在柏林的家被炸毁，他失去了所有的财产，包括大部分科学记录和通信。然后他得知他的孙女埃玛（他女儿埃玛的女儿）试图自杀，不得不住院，但普朗克病得太重，无法亲自前往探望。
普朗克的妻子玛加写信给普朗克的侄子汉斯·哈特曼：“最糟糕的是马克斯叔叔不得不承受的可怕痛苦。他经常因疼痛而尖叫。”
最后，刚刚解放哥廷根的美国军官得知了他的情况，亲自干预为他提供医疗护理。在医院住了几个月后，他可以蹒跚行走，又开始旅行和发表演讲。在他去世前几个月，他解释了为什么继续演讲：“八十九岁时，我在科学上已无法有所创造，剩下的可能性是帮助……为真理和知识而奋斗的人们。”
1946年夏天，二战结束后，伦敦皇家学会组织了艾萨克·牛顿三百岁生日庆祝活动。在战败德国的废墟中幸存着许多杰出的科学家，他们都忠于自己的国家，许多人因与纳粹政权的积极合作而蒙羞。皇家学会只邀请了一人代表德国参加庆祝活动。这位被选中的代表，作为德国科学辉煌过去和悲剧性衰落的象征，是马克斯·普朗克。
当时普朗克已经八十八岁，将生命的最后岁月奉献给德国科学的重建。当他走进牛顿庆祝活动的礼堂时，英国科学界的领袖们给了他长久的、充满感情的掌声。当普朗克被介绍时，司仪宣布他是"没有国家的马克斯·普朗克教授”，引发热烈掌声，然后更正为"来自科学世界的马克斯·普朗克教授”。
大约在同一时间，有人谈论解散普朗克挚爱的凯撒威廉学会，因为它与第一次世界大战的毒气和集中营中用于杀死数百万人的毒气有关，以及弹药和生物人体实验。在英国，皇家学会主席亨利·哈利特·戴尔爵士认为这个机构值得拯救，但这个名字太有毒了无法生存。戴尔建议奥托·哈恩（他是凯撒威廉学会的新任主席）将凯撒威廉学会更名为马克斯·普朗克学会，他欣然同意。
目前，马克斯·普朗克学会是世界上最有影响力和最重要的科学研究机构之一。
1947年10月4日，在他挚爱的学会以他的名字更名仅仅一年后，马克斯·普朗克因中风在哥廷根去世，享年八十九岁。
科学家的信仰
在晚年，普朗克经常反思科学、哲学与宗教的关系。他说：“宗教和科学在对抗怀疑论和教条主义的持续斗争中并肩作战，对抗怀疑论和教条主义，反对怀疑论和对教条主义的反对。”
在他1937年的著名演讲《宗教与自然科学》中，普朗克指出：“我们必须永远记住，即使是最神圣的象征也是人为的。如果人类在任何时候都将这个真理铭记在心，它就会免受无数的痛苦和灾难[来自]可怕的宗教战争[和]对异教徒的可怕迫害。”
如果这听起来不够勇敢或深刻，请记住，听众中的一些人正是系统地屠杀数百万无辜者的人——因为他们在祈祷哪个神圣象征——而其他人则在欢呼或视而不见。普朗克非常受欢迎，他甚至被允许在瑞士和瑞典等中立国家到处旅行。
1943年，一位瑞典记者注意到，普朗克在对纳粹外交部官员俱乐部的演讲中提到了爱因斯坦的名字，“作为思想世界的领袖和引路人，[普朗克]超越了原始偏见和狂热分子，完全不顾[他在哪里]。”
但普朗克知道他在哪里，以及他在其中的角色。在瑞典期间，普朗克拜访了莉泽·迈特纳，据莉泽回忆，普朗克告诉她，“可怕的事情应该发生在我们身上，我们做了最可怕的事情。“迈特纳认为普朗克对自己太苛刻了，战后写信给一位朋友说，普朗克，“使用了’我们’和’我们’这个词。然而这位八十五岁的老人在他的抵抗中比其他所有人都更勇敢。”
永恒的追问
马克斯·普朗克的一生是真理追求者的终极寓言。他发现了量子，却一生无法接受它颠覆经典物理学确定性的含义。他热爱德国，却眼睁睁看着自己珍视的一切在纳粹的暴政下崩塌。他坚守科学伦理，却被迫在历史的夹缝中做出痛苦的妥协。
当皇家学会在1946年邀请他代表德国参加牛顿纪念活动时，他们选择了一位象征——一位既代表德国科学最辉煌成就，又代表德国最深刻悲剧的人。他的儿子因反抗暴政而死，他的家园化为灰烬，他的国家名誉扫地。然而他仍然站立着，用颤抖的双腿，在废墟中寻找重建的基石。
普朗克曾说：“科学是向绝对、向独立于人类的外部世界的朝圣。“他用一生的孤独证明了这条道路的代价。当真理的代价如此沉重时，只有最勇敢的灵魂才能继续前行。
在哥廷根的墓地上，一块朴素的石碑标记着他的安息之地。上面刻着简单的铭文。没有华丽的辞藻，没有夸大的颂扬——正如普朗克一生所追求的那样，这是对绝对真理的最后一次致敬。
他的量子常数h，那个他最初认为只是数学技巧的数字，如今刻在物理学的万神殿中，与光速c和引力常数G并列，成为宇宙最基本的常数之一。每一个使用量子力学的科学家，每一个依赖半导体技术的现代人，都在无形中向他致敬。
然而，当夜幕降临，当他在晚年的寂静中凝视窗外，这位老人或许会想起他失去的一切：在凡尔登战场上永远沉默的卡尔，在分娩床上死去的格雷特和埃玛，在普勒岑塞监狱的绞刑架上结束生命的埃尔温，以及那个曾经充满音乐和笑声的家——现在只剩下废墟。
量子王冠的重量，比任何人想象的都要沉重。
参考资料
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