Формулу, абсолютно точно описує спектр випромінювання абсолютно чорного тіла, вдалося вивести Максу Планку, який став незабаром главою школи німецьких фізиків, ректором Берлінського університету. Так, того самого Максу Планку, якого так відмовляли займатися теоретичною фізикою.
Планк довгий час вагався, на чому зупинити свій вибір - на гуманітарних заняттях або фізики. Потяг до фізики виявилося сильнішим, але захоплення молодості не пропали дарма: все теоретичні роботи Планка, книги і статті відрізняються рідкісним витонченістю і красою складу. «При вивченні його праць, - сказав Альберт Ейнштейн, - взагалі складається враження, що вимога художності є однією з головних пружин його творчості. Адже недарма кажуть, що Планк після закінчення гімназії сумнівався, присвятити чи себе вивченню математики і фізики або музики ».
Планк зробив надзвичайне припущення: випромінювання чорного тіла передається навколишньому простору не безупинно, а у вигляді окремих дрібних порцій, які він назвав квантами дії (дією в фізиці називається величина, що отримується після перемноження енергії на час).
Музика допомагала Максу Планку, як і багатьом іншим ученим, працювати зосереджено і натхненно
Незабаром слово «дія» зникло з назви частинок, «винайдені» Планком, і їх стали називати квантами або фотонами. найдрібнішими порціями випромінювання. По суті, Планк змінив одне, не дуже суттєве ланка в ланцюзі міркувань. Але воно виявилося вирішальним - математичні розрахунки стали зовсім іншими і привели до формули, яка описувала спектр випромінювання абсолютно чорного тіла в прекрасному згоді з експериментом.
Формула, виведена Планком, дозволила визначити форму спектральної кривої випромінювання. У цьому спектрі при звичайних «земних» температурах було мізерно мало ультрафіолетових променів. Спектр випромінювання тіла, нарешті, і в теорії став схожий на горб верблюда ...
Розрахунковий спектр випромінювання, як і на практиці, починав зі зростанням температури зрушуватися в бік коротких хвиль, і при температурі вище 500 ° С в ньому з'являлися видимі промені.
Якщо рух автомобіля вночі сфотографувати з великою витримкою, то замість світяться точок - фар і габаритних вогнів - ми отримаємо яскраві довгі лінії. Не допомагає чи це порівняння зрозуміти, як з окремих квантів світла утворюються суцільні безперервні промені?
З формули Планка в вигляді окремих випадків могли бути отримані і закон Вина, і співвідношення Стефана - Больцмана, що показує, що загальна енергія випромінювання тіла пропорційна його абсолютній температурі в четвертого ступеня.
Фізики полегшено зітхнули: «ультрафіолетова катастрофа» закінчилася цілком благополучно. Але творець нової формули не був задоволений досягнутим.
Ось як описував Планк сумніви, що мучили його: «... або квант дії був фіктивною величиною - тоді весь висновок закону випромінювання був принципово ілюзорним і представляв собою просто позбавлену змісту гру у формули, або при виведенні цього закону в основу була покладена правильна фізична думка - тоді квант дії повинен був грати у фізиці фундаментальну роль, тоді поява його возвещало щось зовсім нове, досі нечуване, що, здавалося, вимагало перетворення самих основ нашого фізичного мислення ... »
Після нібито остаточної перемоги хвильової теорії світла фізикам було надзвичайно важко повертатися до уявленням про випромінювання як про потік частинок, згадувати про корпускули Ньютона. Ці труднощі, можливо, зростали через обманливості наших чисто емоційних відчуттів: завжди здається, що сонячне випромінювання заливає все навколо безперервним потоком, хвилями світла.
У поезії - від Гомера і до наших днів - відчуттям, народжує світло, завжди відводилося особливе місце. Найчастіше поети сприймали світ як особливу, світлоносну, сяючу рідина. Федір Іванович Тютчев, наприклад, писав:
Знову жадібними очима
Світло цілющий я п'ю.
Невже ця дивовижна рідина так само багатолика, як вода? Водою наповнені безмежні моря, величезні озера, швидкоплинні ріки. Порівняння з річковими і морськими хвилями завжди допомагало творцям хвильової теорії поширення світла і звуку. Але ж та ж сама вода часто постає перед нами у вигляді дощу, дрібним дробом барабанящіе по даху! Крупинки льоду, сніжинки, великі горошини граду - все це теж вода. Чому б не існувати і «крупинках» світла?