主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

爱因斯坦有个简单但精妙的方案。气体是若干粒子的集合体，在其处于热平衡状态时，气体的物理特性，诸如某一温度下的压力，是这些单个粒子的物理特性的总体效应。假定黑体的物理特性也和气体是类似的，那么可以认定电磁辐射本身也应该是若干单个粒子的物性的总体效应。爱因斯坦假设自己的这个黑体模型也是中空的，但和普朗克不同，他在空腔内填充的是气体粒子和电子。然而，黑体内壁上的原子还拥有其它电子。当对黑体进行加热时，电子在广泛的频率范围内发生震荡，并释放或者吸收辐射。于是，黑体内部充盈着高速运行的气体粒子和电子，以及震荡的电子所释放的辐射。经过一段时间，就能达到热平衡状态，这时，黑体内腔以及其中所包含的粒子均稳定在温度T。

根据热力学第一定律，能量是守恒的，且能够通过熵值来反映出某个系统所具有的能量、温度以及体积之间的关系。爱因斯坦“没有去建立释放或者传播辐射的模型”，而是利用这一定律，以及维恩定律和玻尔兹曼的理论去分析黑体辐射的熵值与内腔体积之间的相互关系。他所发现的公式反映如果气体是由原子组成的，则其熵值是由其所占的体积大小决定的。黑体辐射所体现的特征说明辐射能量是由单个能量粒子组成的。

爱因斯坦将普朗克的黑体辐射公式和其理论弃之不用，因为他已经发现了光量子。为了与普朗克保持区别，爱因斯坦所给出的公式与其稍有不同，但都包含了一个关键信息，即E=hv，也就是说能量是量子化的，其基本单位是hv。普朗克以前是对电磁辐射的释放和吸收均做了量子化，从而能够准确计算出黑体辐射的能谱分布，而爱因斯坦所作的除了这些，还包括对光本身的量子化。例如，黄色的光的量子化能量即为普朗克常数乘以其频率值。

爱因斯坦的研究发现辐射本身也像气体一样具有粒子性的特点，他因此判断自己通过光量子就已经初窥门径了。爱因斯坦的新的“观点”着重于光的本质，但为了说服其他学者接受这一“开创性的”理论，他得利用这一理论去解释一些人们难以理解的现象。

1887年，德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz：1857～1894）为了证明电磁波的存在进行了一系列实验，他的意外收获是发现了光电效应（Photoelectric Effect）。无意中，他注意到一个现象，就是当一束紫外线照射到一对金属球其中一个时，金属球之间出现了电火花。为了弄清楚这个“全新的但非常费解的现象”，赫兹花了好几个月的时间，可惜一无所获。另外，他错误地认为这一现象仅限于紫外线。

“一般说来，如果一个问题不是太令人费解，那将是多好的一件事情；”赫兹承认，“但是，人们总是希望通过解决某个问题能够发现一些新的东西，至于解决这个问题的是难是易并不是那么重要。”他的这番话就像是一个神奇的预言，可惜他没能在有生之年看见这一预言如何得以验证的。1894年，赫兹病逝，年仅36岁。

1902年，曾经为赫兹做过助手的菲利普·莱纳德（Philipp Lenard：1862～1947）对光电效应做了进一步的研究，他发现如果将一个玻璃管内的空气抽空，然后在里面放置两个金属板，一样存在光电效应，也就是说在该效应在真空状态下同样存在。莱纳德将金属板与电池连接，他发现如果用紫外线照射一个板子，就会有电流产生。光电效应被解释为当金属表面受到光的照射时，会释放出电子。当紫外线照到金属板上时，一部分电子获得了足够的能量，从而能够逃离金属板，并通过板子之间的空隙抵挡另一块金属板，这样就形成了一个回路，“光电电流（Photoelectric Current）”随之产生。然而，莱纳德同时发觉这一现象与已有的物理理论相冲突。现在，该爱因斯坦和他的量子登场了。

第二章·专利奴隶（9）

第二章·专利奴隶（11）

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