20世纪物理学的另一个革命性理论是量子论，它是由黑体辐射问题引起的。黑体是指一种能完全吸收电磁辐射而完全没有反射和透射的理想物体，是用来研究热辐射的。被不透射任何辐射的器壁围住的空腔，它的热辐射性能同于黑体，因此，黑体辐射也称空腔辐射。在日常生活中，特别是在冬天烤火和在冶炼过程中，人们都知道：当物体受热，温度不太高时，只能发射出人眼看不见的热射线（红外线）；温度升到一定高度，就会发出红光（物体变红）；温度继续升高时，物体会发亮，发出强烈的白光，即发出了大量波长比红光更短的光；温度更高，就会发出大量蓝光。对于这个现象的精密的实验观测和理论研究，是19世纪末的一个重要课题。黑体辐射的特点是：各种波长（颜色）的辐射能量的分布形式只取决于黑体的温度，而同组成黑体的物质成分无关。1893年，德国物理学家维恩发现黑体的温度（绝对温度）同所发射能量最大的波长成反比（维恩位移定律）。维恩由麦克斯韦电磁理论推导出这一定律，这是麦克斯韦理论的又一重大胜利。在此鼓舞下，维恩于1896年通过半理论半经验的办法，找到一个可用来描述能量分布曲线的辐射定律。这个定律，在短波部分同实验很符合，但在长波部分却偏离很大。1900年6月，英国物理学家瑞利根据统计力学和电磁理论，推导出另一辐射定律。这一定律到1905年6月经英国物理学家金斯加以修正，以后就通称为瑞利—琼斯定律。这一完全由古典理论推导出的定律，在长波部分渐近于实验曲线，但在短波部分却相去天渊（理论数值趋于无穷大，实验数据却趋于零）。古典理论的这个失败，后来（1911）被1933年在荷兰自杀的富有批判精神的犹太血统物理学家埃伦菲斯特称为“紫外灾”。尽管瑞利依然盼望着一种诀窍可以使古典理论安度这场灾难，但这一愿望始终未能实现；事实上，这是一场古典理论根本无法应付的大灾难，它的后果，以前谁也未曾料到。
“紫外灾”所引起的是物理学理论的一次革命，出现于新世纪的前夜（1900），这使20世纪开头30年名副其实地成为物理学的革命年代。可是，在这条革命征途上迈出第一步的，并不是一个像爱因斯坦那样勇往直前的青年人，而是一个缺乏革命气质、老成持重的中年人：马克斯·普朗克，第二次世界大战以后德国最大的学术机构“马克斯·普朗克学会”就以他的名字命名的。普朗克进慕尼黑大学学物理时，正值古典物理学鼎盛时期，德国著名实验物理学家约里曾告诉他：物理学基本上是一门已经完成了的科学，因此，要研究物理学，实际上不会有大成果。可是他还是下决心研究物理学。他早期主要从事热力学的研究，1894年开始把注意力转向黑体辐射间题。1899年，他从热力学推导出维恩的辐射定律，确信这是唯一正确的辐射定律。但在年底，他注意到德国物理学家鲁本斯等人于1899年9月发表的实验报告中指出，维恩定律同实验有偏离。于是普朗克不得不尝试修改他的理论。1900年10月7日下午，鲁本斯夫妇访问普朗克，告诉他，瑞利于当年6月提出的辐射定律在长波部分同他的实验结果一致的。普朗克受到启发，立即尝试去寻找新的辐射定律，使它在长波部分渐近于瑞利定律，而短波部分则渐近于维恩定律。当天晚上他把自己1899年的公式加以修改，就得到了合乎上述要求的辐射定律。10月19日他在德国物理学会上以《维恩辐射定律的改进》为题报告了这一结果。鲁本斯当天晚上就做实验来核验，证明普朗克的新的辐射定律同实验结果完全相符。
但是，当时普朗克的辐射公式是根据实验数据凑出来的半经验定律，得不到合理的理论解释。为了寻找这个公式的理论根据，普朗克紧张地工作了两个月，终于发现，要对这个公式作出合理的解释，唯一可能的出路是作这样一个大胆的假说：物体在发射辐射和吸收辐射时，能量不是连续变化的，而是以一定数量值的整数倍跳跃式地变化的，也就是说，在辐射的发射或吸收过程中，能量不是无限可分的，而是有一最小的单元。这个不可分的能量单元，普朗克称它为“能量子”或“量子”，它的数值是hv，此处v 是辐射的频率，h叫做“作用量子”，是一个普适常数，以后人们就称之为“普朗克常数”（=6.625×10-34焦耳·秒）。1900年12月14日，普朗克向德国物理学会宣读了一篇题为《关于正常光谱的能量分布定律的理论》的论文，报告了他这个大胆的假说，这就是量子论的诞生。
能量的进出（变化）竟然是不连续（分立）的，这不仅对于古典物理理论是离经叛道的，而且也为常识所不容。17世纪德国哲学家和数学家莱布尼兹说过“自然界无跳跃”，这个论断谁也未曾怀疑过。现在普朗克却为实验事实所迫，不得不作出这种冒天下之大不韪的假说。用普朗克自己的话来说，这“完全是一种孤注一掷的行动”，“由于当时考虑到这个问题对于物理学具有根本的重要性”，“必须不惜任何代价去找出理论的解释”。由此可以想见，量子论的出现，物理学界最初的反应是极冷淡的。人们只承认普朗克那个同实验一致的经验性的辐射公式，而不承认他的理论性的量子假说。一直到1911年，洛伦兹对于它还是抱怀疑态度，瑞利、金斯和几乎所有的英国、法国物理学家都拒不承认。而普朗克本人也对自己当年的冒昧行动惴惴不安，一有机会就想倒退到古典立场，企图用麦克斯韦电磁理论来解释辐射定律。1911年他提出一种新的理论，把辐射吸收过程的不连续性（量子化）取消了，而代之以连续的过程。在这个新理论中，虽然发射过程中在时间上是不连续的，但在空间上不存在不连续性。到1914年，他又提出另一种理论，干脆把发射过程的不连续性也一起取消了。这两种新理论当时都受到了批评，普朗克也终于放弃了倒退的念头。这时，量子论已经向前大大发展，而且巳经为全世界物理学家所公认。
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