颜色就是一支温度计
把一根火钳放进火里，仔细观察。起初它只是摸起来烫，看上去没什么变化。再加热，它开始泛出暗红的光。继续加热，它由红转亮成橙色，再变黄；要是能加热得够狠，它会发出蓝白色的光，就像最炽热的恒星。关键在于：颜色追随的是温度——而不是这块金属本身。铁匠仅凭辉光就能读出铁的火候，天文学家也用一模一样的办法、单靠颜色读出一颗遥远恒星的温度。炽热之物的辉光服从一条严格而普适的规律，而这种“普适性”正是第一条线索：背后有某种深层的东西在起作用。
为了干净利落地研究这件事，物理学家设想了一个理想化的物体：它会吸收落在它上面的每一束光——什么都不反射，因此在冷的时候是完美的黑色——然后追问：这样一个东西被加热时会辐射出什么。它倾泻而出的光被称为黑体辐射；又因为这个物体对各种颜色一视同仁、毫无偏好，它的辉光便只取决于一件事：它的温度。一个很好的替身，是一个被加热的炉子侧壁上开的小孔：任何进入这个孔的光都会在里面来回乱撞、几乎永远逃不出来，于是这个孔表现得就像一个近乎完美的吸收体，而从孔里重新漏出来的光，就是我们能造出的最纯净的黑体辉光。
辉光的形状
把一个黑体的光散开成一道彩虹，再去测量每种颜色处放出多少能量，你会得到一条平滑的“驼峰”曲线。深红一端能量很少，中间某处有一个峰，然后向蓝色和紫色一端陡然跌落。当你升高温度时，整个驼峰会变得更高（总光量更多），峰的位置也会朝蓝色那端滑去（这正是火钳为何会先红、再橙、再白的原因）。无论是一根铁火钳、一个陶瓷炉子，还是一颗恒星，都会出现同样这条标志性的驼峰——材料真的无关紧要。
energy ^ | .-''-. measured curve (real glow) | .' '. - rises, peaks, then falls | .' '. | .' '-. | ' '-._____ +------------------------------> colour red yellow blue violet (toward shorter wavelength)
这是一个极其简单、可完美重复的测量结果——正是一套自信的理论“理应”一击命中的那种干净靶子。当时引以为傲的工具箱、经典物理，便着手从第一性原理推导出这条曲线。结果它失败了，而且不是差一点点，是灾难性地失败。
紫外灾难
经典的推理是这样的。在炉子里来回乱撞的光可以以任何颜色振动——也就是说，以任何频率振动。经典物理又加上一条“公平分配”的规则：在一个温热的系统里，每一种可能的振动方式，平均都应分到同样多的一份能量。问题在于：越往短波长（蓝色和紫外）那一端走，能区分开来的振动方式就越来越多。给这无穷无尽的振动模式每人都分一份相等的能量，辐射出去的总能量便不只是变大——而是径直冲向无穷大，在紫色那一端毫无止境地越堆越高。
这个荒谬的预言赢得了一个戏剧性的名字：紫外灾难。照字面理解，它宣称每一个温热的物体——你自己的身体、一杯茶、你房间的四壁——都应当喷涌出无穷无尽的紫外线和 X 射线。你会被自己早晨那杯咖啡的辉光给烤熟。可显然根本不会发生这种事；真实的曲线是攀升、到峰、再礼貌地落回来的。经典物理不只是把细节算得略有偏差——它给出的是一个根本不可能的答案。而这正是最确凿的征兆：藏在它内部的某条假设，一定是错的。
普朗克那不情愿的一跃
1900 年，马克斯·普朗克找到了出路——而且几乎是误打误撞找到的：他从测得的曲线倒着推，去猜什么样的规则才能产生出它。他那激进的一步，是不许“公平分配”的规则自由地适用。他说，假设每一种振动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，而且每一包的大小会随频率增大：越偏蓝的模式，索要的包就越大。这就是能量的普朗克量子化。
这唯一的一条假设，以漂亮的逻辑驯服了那场灾难。在最偏蓝、频率最高的那些模式上，所需的“包”大到手头那点不多的温热根本付不起，连一包都买不起。既然交不起这笔“入场费”，这些模式便只好保持黑暗——于是紫色那端那场无穷的堆积，从来就不会发生。一包的能量，等于频率乘上一个微小的、全新的自然常数：普朗克常数。把它代进去，普朗克的公式便在每一种颜色、每一个温度上，都完美地重现出测得的那道驼峰。
普朗克本人心里很不安。他把那些“包”看作一种迫不得已的数学手段，并花了好些年盼着有人能把它们解释掉、好让那个平滑的经典世界复原。可从来没有人做到。那些包是真实的。通过叫停紫外灾难，普朗克——几乎是违背着自己的意愿——撬开了量子时代的大门。而紧接着的下一个谜题，光照在金属上，将会表明：这些能量的“包”不只是温热炉子里的一个把戏，而是光本身一项货真价实的属性。