天才與悲劇:提出量子概念的普朗克 - 關鍵評論網

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普朗克從1894年開始研究這個問題。

他在1900年發現,如果輻射的能量並非連續的,即有著一個最小的單位,那麼他就可以推導出一條完全符合 ... 集團資訊關於我們集團介紹我們的團隊旗下媒體關鍵評論網everylittled.INSIDE運動視界Cool3c電影神搜未來大人物歐搜哇商益旗下節目多元服務Ad2Taketla拿票趣關鍵議題研究中心Cr.EDShareParty達思智能科技士奇傳播與我們合作內容行銷與廣告業務異業合作原創內容暨內容媒體業者合作加入我們新聞中心 2017/03/30,科學PhotoCredit:APPhoto/達志影像余海峯David現任香港大學理學院助理講師、瑞典皇家理工學院天體粒子物理研究組博士後研究員。

分別於2009及2011年在香港大學取得學士及碩士學位,其後於2016年在德國馬克斯・普朗克地外物理研究所和慕尼黑工業大學取得天體物理學博士學位。

研究興趣為伽瑪射線暴、緻密星、貝氏統計資料分析等。

個人網站︰ https://hfdavidyu.com 看更多此作者文章...訂閱作者收藏本文每月一杯咖啡的金額,支持優質觀點的誕生,享有更好的閱讀體驗。

立即支持馬克斯・普朗克(MaxKarlErnstLudwigPlanck,1858-1947)出身學者家族,他的曾祖父和祖父都是神學教授,父親則是法律教授。

普朗克在德國北部城市基爾出生,於兄弟姊妹之中排行第六。

在他9歲的時候,普朗克舉家搬到南部城市慕尼黑居住。

在慕尼黑的中學裡,他受到一位數學家老師HermannMüller的教導,學習了很多關於力學、數學及天文學的知識。

普朗克在Müller那裡第一次學到能量守恆定律,Müller可說是他的物理學啟蒙老師。

普朗克在1874年進入慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-UniversitätMünchen)攻讀物理。

有趣的是,普朗克的物理學教授PhilippvonJolly曾勸他不要讀物理,因為「物理學的所有東西都已被發現了,剩下的工作只是填補漏洞」。

更有趣的是普朗克的回答,他說自己「並不想發現新的東西,只想理解物理學的基礎,或者能夠加深對它們的理解」。

“IchhegenichtdenWunsch,Neulandzuentdecken,sondernlediglich,diebereitsbestehendenFundamentederphysikalischenWissenschaftzuverstehen,vielleichtauchnochzuvertiefen.”–MaxPlanck普朗克曾於1877年到柏林洪堡大學(Humboldt-UniversitätzuBerlin)學習一年,期間曾跟隨物理學家亥姆霍茲(HermannvonHelmholtz)、基爾霍夫(GustavKirchhof)、數學家魏爾斯特拉斯(KarlWeierstraß)學習。

他於1879年取得博士學位、1880年取得任教大學的資格,之後五年都在慕尼黑當沒有薪金的私人講師(Privatdozent)。

PhotoCredit:Unknown,PublicDomain.1878年的普朗克。

1885年,普朗克終於受到基爾大學聘請,成為助理教授。

1889年,普朗克在亥姆霍茲的幫助下,繼承基爾霍夫在柏林洪堡大學的職位,並在1892年成為正教授。

根據邁特納(LiseMeitner)所說,普朗克教學從不出錯,是她聽過之中最好的。

“…usingnonotes,nevermakingmistakes,neverfaltering;thebestlecturerIeverheard.”–LiseMeitner普朗克的物理學功力十分深厚,但原來他曾經想過以音樂家為職業。

他學過唱歌,也懂得演奏鋼琴、管風琴和大提琴,亦會創作歌曲和歌劇。

這一點與小提琴不離手的愛因斯坦很相似。

普朗克在柏林居住的時候,很多著名的科學家如愛因斯坦、邁特納、哈因(OttoHahn)等,都經常到普朗克家中作客,在討論科學之餘一起演奏音樂。

PhotoCredit:Unknown,PublicDomain.1931年普朗克在柏林與幾位諾貝爾獎得主晚餐,由左至右分別是W.Nernst、愛因斯坦、普朗克、R.A.Millikan及vonLaue。

那麼,究竟普朗克發現了什麼重要的物理學理論?在古典物理學概念裡,能量是連續的,可以被分成任意小的量。

這聽起來相當自然而且合理,可是當物理學家計算出物體放出的輻射有多少時,就發現了一個大難題。

根據古典熱力學,瑞利男爵(LordRayleigh)推導出一條公式去計算物體輻射的光譜。

瑞利發現輻射強度與輻射的頻率的二次方成正比。

換句話說,物件所釋放出來的輻射頻率越高,能量越大。

因此,當我們計算所有波長的輻射總量時,我們就會得到無限大!這明顯違反實驗觀察吧……我們並沒有輻射出無限多的能量啊。

這個問題一直困擾著物理學家們。

後來,威廉・維因(WilhelmWien)找到了一條公式,解決了高頻率輻射能量無限大的問題。

維因的公式可以描述高頻率的情況,而瑞利的公式則描述低頻率的情況。

可是我們又有另一個問題:兩條公式不能結合在一起!普朗克從1894年開始研究這個問題。

他在1900年發現,如果輻射的能量並非連續的,即有著一個最小的單位,那麼他就可以推導出一條完全符合實驗結果的公式,同時能夠結合維因和瑞利的方程。

現在,我們稱這條終極公式為普朗克定律(Planck’slaw)。

符合普朗克定律的輻射光譜,又叫做黑體輻射(blackbodyradiation)。

普朗克的單位能量概念,我們稱之為量子(quanta),而輻射的量子就即是光量子(photon)。

他發現,光量子的能量與其頻率成正比,即: E=hν其中E是能量、ν是頻率。

這個結論完全違反傳統輻射理論中,輻射能量與輻射強度成正比。

公式裡的比例常數h就是著名的普朗克常數(Planckconstant),支配著宇宙間所有量子現象。

普朗克提出的量子概念打開了現代物理學的一道大門,徹底改變了物理學的發展方向。

不過,普朗克本人也未能立即接受量子論。

他說當時感到絕望,並已準備好放棄所有已知的物理學。

“Iwasreadytosacrificeanyofmypreviousconvictionsaboutphysics.”–MaxPlanck普朗克對數學邏輯的信念最終令他接受量子論。

後來,馬克斯・波恩(MaxBorn)這樣描述普朗克:「自然地,他[馬克斯・普朗克]是個保守派;他沒有革命思想,並徹底地懷疑所有推測。

然而,他對基於事實的邏輯推論的強迫性信念,強到使他沒有在震撼物理學的革命性概念前畏縮。

」“He[MaxPlanck]was,bynature,aconservativemind;hehadnothingoftherevolutionaryandwasthoroughlyskepticalaboutspeculations.Yethisbeliefinthecompellingforceoflogicalreasoningfromfactswassostrongthathedidnotflinchfromannouncingthemostrevolutionaryideawhicheverhasshakenphysics.”–MaxBorn1905年,愛因斯坦利用普朗克的光量子概念解釋了光電效應。

普朗克和其他物理學家漸漸接受量子論的真實性,量子力學在20世界初以極速發展。

今天,我們從前沿物理到生物導航,都可以找到量子現象與普朗克常數的身影。

2018年,國際計量委員會(InternationalCommitteeforWeightsandMeasures)將在巴黎的會議中舉行投票,決定是否以普朗克常數重新定義質量的單位:公斤。

普朗克於1900年提出的量子,在118年後仍然深深影響著人類的科學發展。

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立即支持自2020年起,全球局勢的轉變以疫情作為起點,再到俄烏戰爭、台海情勢而不斷發酵,接連影響經濟層面的通貨膨脹與供應鏈吃緊,而各國央行祭出的升息政策也讓人們更傾向把錢留在銀行、放緩借貸、減少投資,甚至減少消費,對品牌經營造成莫大影響。

《金融時報》(FinancialTimes)就曾指出,全球供應鏈的動盪阻礙了銷售。

不斷上漲的勞動力和燃料成本增加了每筆訂單的費用,再加上利率的急劇變化,讓消費者未來的支出成為不可預測的問號。

影響之大,就連在疫情期間看似爆發性成長的電子商務產業,也在此背景下受到打擊。

根據StatistaDigitalMarketOutlook的最新預測,電子商務收入預計將首次出現萎縮,其最主要原因正是供應鏈、通膨所造成。

因應不同的時空環境,品牌主更需要不同的應對策略,除了重視銷售結果之外,也應回頭省視包括成本定價、財務規劃等企業營運的本質,才能達到永續經營,持續獲利。

通膨與供應鏈問題如何吃掉電商獲利?疫情下的隔離措施、封城政策等,為電商的發展提供了空前絕後的機會,巨大消費者需求帶起營業額、物流需求以及廣告投資等。

不過,在這場空前的繁榮之後,一個轉折點到來了——俄烏戰爭、通貨膨脹與供應鏈衝擊等導致全球經濟衰退,原本突飛猛進的業績開始放緩。

通膨帶來的效應是巨大且一連串的。

首先,消費者會驚覺手上的現金能買到的東西愈來愈少,接著他們又發現隨之而來的升息,讓各式貸款如車貸、房貸的負擔變得更加沈重。

這些現實會讓消費者開始減少非必需品的支出,例如保養化妝品、鞋包3C等,導致相關產品的銷量下降;同時,消費者也會更精打細算地採購必需品,趁著折價時一口氣囤積貨物,可能讓銷售額短暫上衝,卻後繼無力。

而供應鏈所造成的影響更為直接顯著——當工廠所在地(如中國)因疫情而對製造與運送進行限制和封鎖時,就會造成全球供應鏈的不穩定。

品牌更常面臨產品缺貨的問題,甚至是物流配送的時間拉長,讓消費者擔心何時才會收到他們買的東西,或是乾脆放棄購買。

PhotoCredit:ShutterStock當消費者的購買意願降低,製造與運輸成本卻不斷上升時,便一口一口蠶食了每筆訂單的利潤,使整體產業的成長出現危機。

重整營運,度過低迷期從今年起,不少經營多年的電商業主可能面臨銷售效果不彰的問題;而對於新進電商產業的年輕品牌來說,則是一個彎道超車、進場學習的關鍵點。

哪間公司可以重整營運模式、迅速建立彈性,就能找出通往高盈利能力的道路,進而度過低迷期,並在下一個週期中茁壯成長。

PhotoCredit:ShutterStock那麼,究竟品牌主應如何思考新局勢下的數位商務結構?可先從兩個大方面著手:1.利潤結構:成本與獲利是經商最重要的原則,如果沒有好好計算與規劃利潤結構,便可能陷入盲點,甚至產生「多賣多賠」的情況。

因此,品牌主應在所有成本都上漲的局勢下重新檢視商務本質,從定價商品、如何漲價、到設計商品組合開始學習,以財務觀點檢視利潤結構。

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每一個階段都有相對應的經營觀念,不僅有行銷,更有完整的企業經營、佈局策略知識。

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