黑體輻射

■我之前介紹了「黑體輻射」此一物理名詞的兩種解釋：一是出現在高中物理課本中的標準定義：一個具有固定溫度的黑體所放射出的電磁輻射；另一則是沈君山教授在〈3K黑體輻射〉一文中的說明：黑體輻射是一群處於熱平衡狀態的光子。由於電磁輻射即是光子，所以這兩種解釋的差異便在於前一種描述似乎把重點放在「黑體」，而後一種描述卻是在強調「熱平衡」，甚至於沈君山在解說中完全沒有提及黑體到底是什麼東西。這些差異到底是怎麼回事？如果黑體對於黑體輻射的意義而言，並非不可或缺，何以傳統的定義都還是要從黑體說起？

■沈君山在40多年前寫了〈3K黑體輻射〉，其中完全沒有說明何謂「黑體」，也就是他根本不提黑體輻射這名詞的來由，而將重心全然放在黑體輻射究竟是什麼。他在簡短的第一節「總說」之後，就這麼開始第二節「黑體輻射」：「要了解3K黑體輻射，先得明瞭黑體輻射一詞的物理意義。這個名詞讀者們也許早已耳熟能詳，大一的教科書裡用數學方程式把它定義得很嚴密，我在這兒再用通俗的話解釋一遍，希望能給讀者們一個比較直覺的概念。」

■黑體輻射這個物理名詞是英文”blackbody radiation” 的翻譯；顧名思義，它所指的就是黑體所放出的電磁輻射（波）。學習過高中物理的學生都知道黑體輻射在物理史上大名鼎鼎，因為19世紀末、20世紀初，德國物理學家普朗克（Max Planck）正是為了精準描述黑體輻射，被迫提出違背古典物理的概念，才引發量子物理革命。因此，黑體輻射是學生在量子物理第一課就會碰上的辭彙。不過儘管黑體輻射有顯赫名聲，對於外行人來說，這似乎是個不通的概念：所謂的黑體應該就是黑色不發光的物體，既然不發光，怎麼會有輻射可言呢？

少數科學史家並不承認1900年是量子物理元年。雖然這並不是主流的聲音，但在這個陣營中有一位赫赫有名的人物──典範轉移理論的發明人孔恩，因此誰也不敢小覷這個觀點。
倘若你問孔恩，量子物理是何時誕生的？他會斬釘截鐵地告訴你：五年後！