紫外破綻

しがいはたん

古典物理学で黒体放射を計算すると、波長の短い側でエネルギーが限りなく大きくなってしまうという困難。

1900年6月、レイリー卿は、熱が釣り合った箱の中の光に古典物理学の等分配則を当てはめて、放射の式を考えました^[1]。そこから素直に出てくる形は、長い波長では測定とよく合いますが、波長を短くしていくといくらでも大きくなり、全体のエネルギーが無限大になってしまいます。

この困難を「紫外破綻(紫外のカタストロフィー)」と名づけたのは、1911年のエーレンフェストです^[2]。1900年12月にエネルギーの刻みを持ち込んだプランクは、この困難を解こうとしたのではなく、測定に合う式の理由を探していました。紫外破綻がプランクの出発点だったという話は、後から整えられた筋書きです。

エネルギーが振動数に比例した刻みでしか出入りできないとすると、振動数の高い(波長の短い)光ほど1刻みが大きくなり、ほとんど出てこなくなります。こうして無限大は消えました。