顏色就是一支溫度計
把一根火鉗放進火裡，仔細觀察。起初它只是摸起來燙，看上去沒什麼變化。再加熱，它開始泛出暗紅的光。繼續加熱，它由紅轉亮成橙色，再變黃；要是能加熱得夠狠，它會發出藍白色的光，就像最熾熱的恆星。關鍵在於：顏色追隨的是溫度——而不是這塊金屬本身。鐵匠僅憑輝光就能讀出鐵的火候，天文學家也用一模一樣的辦法、單靠顏色讀出一顆遙遠恆星的溫度。熾熱之物的輝光服從一條嚴格而普適的規律，而這種「普適性」正是第一條線索：背後有某種深層的東西在起作用。
為了乾淨俐落地研究這件事，物理學家設想了一個理想化的物體：它會吸收落在它上面的每一束光——什麼都不反射，因此在冷的時候是完美的黑色——然後追問：這樣一個東西被加熱時會輻射出什麼。它傾瀉而出的光被稱為黑體輻射；又因為這個物體對各種顏色一視同仁、毫無偏好，它的輝光便只取決於一件事：它的溫度。一個很好的替身，是一個被加熱的爐子側壁上開的小孔：任何進入這個孔的光都會在裡面來回亂撞、幾乎永遠逃不出來，於是這個孔表現得就像一個近乎完美的吸收體，而從孔裡重新漏出來的光，就是我們能造出的最純淨的黑體輝光。
輝光的形狀
把一個黑體的光散開成一道彩虹，再去測量每種顏色處放出多少能量，你會得到一條平滑的「駝峰」曲線。深紅一端能量很少，中間某處有一個峰，然後向藍色和紫色一端陡然跌落。當你升高溫度時，整個駝峰會變得更高（總光量更多），峰的位置也會朝藍色那端滑去（這正是火鉗為何會先紅、再橙、再白的原因）。無論是一根鐵火鉗、一個陶瓷爐子，還是一顆恆星，都會出現同樣這條標誌性的駝峰——材料真的無關緊要。
energy ^ | .-''-. measured curve (real glow) | .' '. - rises, peaks, then falls | .' '. | .' '-. | ' '-._____ +------------------------------> colour red yellow blue violet (toward shorter wavelength)
這是一個極其簡單、可完美重複的測量結果——正是一套自信的理論「理應」一擊命中的那種乾淨靶子。當時引以為傲的工具箱、經典物理，便著手從第一性原理推導出這條曲線。結果它失敗了，而且不是差一點點，是災難性地失敗。
紫外災難
經典的推理是這樣的。在爐子裡來回亂撞的光可以以任何顏色振動——也就是說，以任何頻率振動。經典物理又加上一條「公平分配」的規則：在一個溫熱的系統裡，每一種可能的振動方式，平均都應分到同樣多的一份能量。問題在於：越往短波長（藍色和紫外）那一端走，能區分開來的振動方式就越來越多。給這無窮無盡的振動模式每人都分一份相等的能量，輻射出去的總能量便不只是變大——而是徑直衝向無窮大，在紫色那一端毫無止境地越堆越高。
這個荒謬的預言贏得了一個戲劇性的名字：紫外災難。照字面理解，它宣稱每一個溫熱的物體——你自己的身體、一杯茶、你房間的四壁——都應當噴湧出無窮無盡的紫外線和 X 射線。你會被自己早晨那杯咖啡的輝光給烤熟。可顯然根本不會發生這種事；真實的曲線是攀升、到峰、再禮貌地落回來的。經典物理不只是把細節算得略有偏差——它給出的是一個根本不可能的答案。而這正是最確鑿的徵兆：藏在它內部的某條假設，一定是錯的。
普朗克那不情願的一躍
1900 年，馬克斯·普朗克找到了出路——而且幾乎是誤打誤撞找到的：他從測得的曲線倒著推，去猜什麼樣的規則才能產生出它。他那激進的一步，是不許「公平分配」的規則自由地適用。他說，假設每一種振動模式都不能想吸多少能量就吸多少。它只能成整包地拿走能量，而且每一包的大小會隨頻率增大：越偏藍的模式，索要的包就越大。這就是能量的普朗克量子化。
這唯一的一條假設，以漂亮的邏輯馴服了那場災難。在最偏藍、頻率最高的那些模式上，所需的「包」大到手頭那點不多的溫熱根本付不起，連一包都買不起。既然交不起這筆「入場費」，這些模式便只好保持黑暗——於是紫色那端那場無窮的堆積，從來就不會發生。一包的能量，等於頻率乘上一個微小的、全新的自然常數：普朗克常數。把它代進去，普朗克的公式便在每一種顏色、每一個溫度上，都完美地重現出測得的那道駝峰。
普朗克本人心裡很不安。他把那些「包」看作一種迫不得已的數學手段，並花了好些年盼著有人能把它們解釋掉、好讓那個平滑的經典世界復原。可從來沒有人做到。那些包是真實的。通過叫停紫外災難，普朗克——幾乎是違背著自己的意願——撬開了量子時代的大門。而緊接著的下一個謎題，光照在金屬上，將會表明：這些能量的「包」不只是溫熱爐子裡的一個把戲，而是光本身一項貨真價實的屬性。