沈君山解說黑體輻射(三)

■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?

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沈君山解說黑體輻射(二)

■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。」

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沈君山解說黑體輻射(一)

■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?

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【大宇宙小故事】42 量子元年,哪一年?

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!

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