《黑體輻射》：在書里體驗(yàn)一次全景式物理之旅

在近日舉辦的全國圖書博覽會(huì)上，中國科學(xué)院物理研究所曹則賢研究員為科學(xué)愛好者帶來一場“如何把自己培養(yǎng)成科學(xué)家”科普講座，并推介了自己的新書《黑體輻射——一只會(huì)下物理金蛋的鵝》。

據(jù)悉，曹則賢為中國科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技傳播系主任。他長期從事理論物理研究，因連續(xù)多年舉辦“什么是相對論”“什么是量子力學(xué)”等個(gè)人跨年科學(xué)演講走紅網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，他也是一位筆耕不輟的科普作家，其所寫作的《云端腳下——從一元二次方程到規(guī)范場論》《黑體輻射——一只會(huì)下物理金蛋的鵝》等多部作品，在講授具體知識的同時(shí)貫通科學(xué)發(fā)展歷程，受到數(shù)理科學(xué)相關(guān)人士的喜愛。

曹則賢

本次講座，曹則賢以“近代物理最美的理論”之一黑體輻射研究為例，向現(xiàn)場讀者特別是青少年讀者講述了科學(xué)家如何進(jìn)行自我培養(yǎng)?？茖W(xué)自誕生以來，有自成一體的發(fā)展脈絡(luò)和內(nèi)稟邏輯，許多新理論、新創(chuàng)造是站在前人肩膀上接續(xù)構(gòu)造完成的。在同樣的問題面前，為什么有的人能夠取得巨大成就而有的人不能？這背后是科學(xué)巨擘們獨(dú)特的思考方式和治學(xué)方法。了解他們做出相應(yīng)研究的過程，對于當(dāng)下以科學(xué)為志業(yè)的青年來說有著重要意義。

何為“黑體輻射”？自然界中有大量的黑色存在，其面對光與熱的獨(dú)特行為也引起了人們的好奇。黑體輻射研究的熱潮興起于十九世紀(jì)中葉的熱發(fā)射體和輻射標(biāo)準(zhǔn)研究，屬于對工業(yè)應(yīng)用需求的響應(yīng)。從對實(shí)驗(yàn)結(jié)果之詮釋——主要是維恩譜分布公式和最終的普朗克譜分布公式——的論證引出了一系列的新概念和新物理，包括量子力學(xué)、固體量子論（比熱理論）、受激輻射、輻射相干性、氣-體量子化和玻色-愛因斯坦凝聚等，都是黑體輻射研究的直接結(jié)果。

黑體輻射理論同光學(xué)、電磁學(xué)/電動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、相對論、固體物理都有密切關(guān)系。黑體輻射研究是量子力學(xué)的源頭之一且?guī)肀姸嗟募夹g(shù)應(yīng)用，一眾物理學(xué)巨擘都曾投身其中并各有建樹?；仡櫤隗w輻射研究的歷史細(xì)節(jié)，考察其中的思想概念演化，理解其間采用的方法與技巧，不啻于體驗(yàn)一次多維度、全景式的物理之旅。

撥開科學(xué)史上的迷霧需要深厚的理論素養(yǎng)和耐心細(xì)致的爬梳，曹則賢長于多語種科學(xué)文獻(xiàn)的系統(tǒng)理用，《黑體輻射》一書以對物理學(xué)發(fā)展史上黑體輻射研究歷程的完整還原和專業(yè)解讀。