Năm 1874, một cậu học sinh 16 tuổi tên Max Planck đến gõ cửa phòng làm việc của giáo sư Philipp von Jolly tại Đại học Munich, nói rằng mình muốn theo đuổi Vật Lí. Ông Jolly nhìn cậu, thở dài, rồi bảo đại ý rằng: lĩnh vực này gần như đã được khám phá hết rồi, chỉ còn vài lỗ hổng nhỏ cần vá lại thôi, theo làm gì cho phí thời gian. Đáp lại, Planck trả lời rằng cậu không có tham vọng tìm ra điều gì mới, chỉ muốn hiểu thấu đáo những nguyên lí đã biết. Nghe thì có vẻ khiêm tốn, nhưng hóa ra đó là câu trả lời ấn tượng nhì lịch sử Vật Lí, vì 26 năm sau, chính “đứa trẻ không có tham vọng" ấy đã xé toạc nền vật lí cổ điển ra làm hai. Cuối thế kỉ 19, giới Vật Lí đau đầu với một bài toán tưởng chừng đơn giản: bức xạ vật đen. Các nhà vật lí muốn tìm một công thức mô tả mật độ năng lượng bức xạ của vật đen theo tần số và nhiệt độ. Rayleigh (và sau đó Jeans hoàn thiện) áp dụng định lí phân bố đều năng lượng (equipartition theorem) của cơ học thống kê cổ điển cho các dao động điện từ trong hốc vật đen với công thức: ρ(ν, T) = (8πν²/c³) · kT Nhưng vấn đề nằm ở số hạng ν². Khi tần số ν tiến tới vô cùng (tức vùng tử ngoại), năng lượng bức xạ theo công thức này cũng tiến tới vô cùng, trong khi thực nghiệm cho thấy năng lượng lại giảm dần ở vùng tần số cao. Tuy vậy nhưng người ta không thể vứt bỏ công thức này, bởi nó hoàn hảo với thực nghiệm ở tần số thấp. Năm 1900, để giải bài toán này, Planck đưa ra một giả thuyết táo bạo: năng lượng không truyền đi liên tục như dòng nước, mà trở thành từng phần rời rạc giống như gói, gọi là lượng tử (quanta), tuân theo công thức E = hν. Bản thân Planck cũng không ngờ ý tưởng "chữa cháy" toán học của mình lại trở thành viên gạch đầu tiên xây nên toàn bộ Cơ học lượng tử. Planck không hề nhắm tới việc "khai sinh lượng tử" ngay từ đầu. Từ năm 1894, ông được các công ty điện thuê để tìm hiệu suất phát sáng tối ưu cho bóng đèn, và từ đó lao vào bài toán bức xạ vật đen như một dạng trò chơi trí tuệ nghiêm túc. Ông vốn thiên về nhiệt động lực học, tin rằng có thể suy ra công thức bức xạ từ nguyên lí entropy, không cần đụng đến cơ học thống kê "khả nghi" của Boltzmann (Planck từng khá dị ứng với cách tiếp cận xác suất này). Trước đó, Wilhelm Wien đã đưa ra một công thức khác khớp tốt ở tần số cao nhưng lại lệch ở tần số thấp, đối lập hoàn toàn với Rayleigh-Jeans. Tháng 10 năm 1900, hai nhà thực nghiệm Rubens và Kurlbaum mang đến Planck số liệu đo đạc mới cho thấy rõ ràng: ở vùng bước sóng dài, dữ liệu lệch khỏi công thức Wien. Ngay trong đêm hôm đó, Planck dùng phương pháp nội suy toán học để ghép hai công thức của Wien và Rayleigh-Jeans lại, cho ra một biểu thức mới khớp với toàn bộ dữ liệu thực nghiệm ở mọi tần số. Ông trình bày công thức này ngay trong buổi họp Hội Vật Lí Đức chỉ vài ngày sau. Nhưng đó mới chỉ là nửa chặng đường, ông có công thức đúng, nhưng chưa hiểu vì sao nó đúng. Trong khoảng hai tháng tiếp theo, điều mà chính ông gọi là "vài tuần làm việc căng thẳng nhất đời tôi", Planck buộc phải quay lại dùng chính công cụ thống kê của Boltzmann mà trước đó ông từng nghi ngại. Để công thức thống kê ra kết quả khớp với công thức nội suy, ông phát hiện: năng lượng của các dao động tử trong hốc vật đen không thể nhận giá trị liên tục, mà chỉ có thể là bội số nguyên của một lượng năng lượng cơ bản ε = hν. Đây là giả thuyết lượng tử hoá năng lượng đầu tiên trong lịch sử. Điều thú vị là bản thân Planck cũng không tin lắm vào ý nghĩa vật lí sâu xa của giả thuyết này. Ông từng gọi đó là "một hành động tuyệt vọng", chỉ là mẹo toán học để cứu công thức. Phải đến khi Einstein dùng chính ý tưởng lượng tử ánh sáng để giải thích hiệu ứng quang điện năm 1905, giới vật lí mới nhận ra Planck vô tình đã mở ra cả một chân trời mới. Hằng số h nhỏ bé ấy sau này mang tên ông, hằng số Planck, một trong những hằng số nền tảng nhất của vũ trụ. Năm 1918, ông nhận giải Nobel Vật Lí, chính thức được công nhận là cha đẻ của thuyết lượng tử. #vatly #physics #quantumphysics #maxplanck #xuhuong - @_vaquita0