Viața personală Max Planck. Scurtă biografie Max Planck

01.09.2020

Planck, cine este creatorul său și cât de important a devenit pentru dezvoltare stiinta moderna. Se arată și importanța ideii de cuantizare pentru întreaga microlume.

Smartphone și fizica cuantică

Lumea modernă din jurul nostru este foarte diferită în tehnologie de tot ceea ce era familiar cu o sută de ani în urmă. Toate acestea au devenit posibile doar pentru că în zorii secolului al XX-lea, oamenii de știință au depășit bariera și au înțeles în sfârșit: materia la cea mai mică scară nu este continuă. Și această eră a fost deschisă de un om remarcabil - Max Planck.

Biografia lui Planck

Una dintre constantele fizice, o ecuație cuantică, comunitatea științifică din Germania, un asteroid și un telescop spațial poartă numele lui. Imaginea lui a fost gravată pe monede și tipărită pe timbre și bancnote. Ce fel de persoană era Max Planck? S-a născut la mijlocul secolului al XIX-lea într-o familie nobilă germană săracă. Printre strămoșii săi au fost mulți avocați buni și slujitori ai bisericii. M. Planck a primit o educație bună, dar colegii fizicieni l-au numit în glumă „autodidact”. Omul de știință și-a primit cunoștințele de bază din cărți.

Ipoteza lui Planck s-a născut dintr-o presupunere pe care a derivat-o teoretic. În cariera sa științifică, el a aderat la principiul „știința este pe primul loc”. În timpul Primului Război Mondial, Planck a încercat să mențină legături cu colegii străini din țările inamice Germaniei. Sosirea naziștilor l-a găsit în funcția de director al unei mari comunități științifice – iar omul de știință a căutat să-și protejeze angajații și i-a ajutat pe cei care au fugit de regim să plece în străinătate. Deci ipoteza lui Planck nu a fost singurul lucru pentru care a fost respectat. Cu toate acestea, nu a vorbit niciodată în mod deschis împotriva lui Hitler, aparent realizând că nu numai că și-ar face rău, dar nici nu va putea să-i ajute pe cei care au nevoie. Din păcate, mulți fizicieni nu au acceptat această poziție a lui M. Planck și au încetat să mai corespondă cu el. A avut cinci copii și doar cel mai mic a supraviețuit tatălui său. Fiul cel mare a fost luat de primul, cel de mijloc - de al doilea război mondial. Ambele fiice nu au supraviețuit nașterii. În același timp, contemporanii au remarcat că doar acasă Planck era el însuși.

Surse de cuante

De la școală, omul de știință a fost interesat de ea. Se spune: orice proces are loc doar cu o creștere a haosului și o pierdere de energie sau de masă. El a fost primul care a formulat-o exact așa - în termeni de entropie, care poate crește doar într-un sistem termodinamic. Mai târziu, această lucrare a condus la formularea celebrei ipoteze Planck. El a fost și unul dintre cei care au introdus tradiția separării matematicii și fizicii, creând practic secțiunea teoretică a acesteia din urmă. Înainte de el, toate științele naturii erau amestecate, iar experimentele erau efectuate de indivizi în laboratoare care nu erau aproape deloc diferite de cele alchimice.

Ipoteza cuantică

Explorând entropia undelor electromagnetice în ceea ce privește oscilatorii și bazându-se pe datele experimentale obținute cu două zile mai devreme, pe 19 octombrie 1900, Planck a prezentat altor oameni de știință formula care avea să fie numită ulterior după el. A raportat energia, lungimea de undă și temperatura radiațiilor (în cazul limitativ pentru All the next night, colegii săi sub conducerea lui Rubens au efectuat experimente pentru a confirma această teorie. Și s-a dovedit a fi corect! Totuși, pentru a teoretic fundamentarea ipotezei care decurge din această formulă și în același timp evitarea complexităților matematice precum infiniturile, Planck a trebuit să admită că energia nu este emisă într-un flux continuu, așa cum se credea anterior, ci în porțiuni separate (E = hν). toate ideile existente despre un corp solid ipoteza cuantică a lui Planck au revoluţionat fizica.

Consecințele cuantizării

La început, omul de știință nu și-a dat seama de importanța descoperirii sale. De ceva timp, formula derivată de el a fost folosită doar ca o modalitate convenabilă de a reduce cantitatea operatii matematice pentru calcul. În același timp, atât Planck, cât și alți oameni de știință au folosit ecuații continue Maxwell. Singurul lucru care m-a derutat a fost constanta h, căreia nu i se putea da un sens fizic. Mai târziu, doar Albert Einstein și Paul Ehrenfest, înțelegând noile fenomene ale radioactivității și încercând să găsească o bază matematică pentru spectrele optice, au înțeles importanța a ceea ce este ipoteza lui Planck. Ei spun că raportul la care a fost prezentată formula pentru prima dată a deschis era noii fizici. Einstein a fost probabil primul care i-a recunoscut începuturile. Deci acesta este și meritul lui.

Ce este cuantificat

Toate stările pe care orice particulă elementară le poate presupune sunt discrete. Un electron prins poate fi doar la anumite niveluri. Excitația unui atom, ca și procesul opus - emisia, are loc și în salturi. Orice interacțiune electromagnetică este un schimb de cuante ale energiei corespunzătoare. Omenirea a valorificat energia atomului doar datorită înțelegerii discretității. Sperăm că acum cititorii nu vor avea o întrebare despre ce este ipoteza lui Planck și asupra impactului acesteia lumea modernă, și deci fiecare dintre oameni.

SCANDĂ, MAX(Planck, Max) (1858–1947), fizician teoretician german, fondator al teoriei cuantice. Născut la 23 aprilie 1858 la Kiel. A studiat la Universitățile din München și Berlin, la aceasta din urmă a urmat un curs de prelegeri susținute de fizicienii Helmholtz și Kirchhoff și de matematicianul Weierstrass. În același timp, a studiat cu atenție lucrările de termodinamică ale lui Clausius, care au determinat în mare măsură direcția cercetării lui Planck în acești ani. În 1879 a devenit doctor în filozofie, depunând o dizertație pentru apărare Pe a doua lege a căldurii mecanice. În lucrarea sa de disertație, el a luat în considerare problema ireversibilității procesului de conducere a căldurii și a dat prima formulare generală a legii creșterii entropiei. La un an după apărare, a primit dreptul de a preda fizica teoretică și a predat acest curs la Universitatea din München timp de cinci ani. În 1885 a devenit profesor de fizică teoretică la Universitatea din Kiel. Publicația sa cea mai semnificativă în această perioadă a fost cartea Principiul conservării energiei, care a primit un premiu la concursul Facultății de Filosofie a Universității din Göttingen. În 1889, Planck a fost invitat la Universitatea din Berlin în funcția de profesor extraordinar, iar trei ani mai târziu a fost numit profesor ordinar. În primii ani ai șederii sale la Berlin, a studiat teoria căldurii, electro- și termochimie, echilibrul în gaze și soluții diluate.

În 1896, Planck și-a început cercetările clasice în domeniul radiațiilor termice. După ce a preluat soluția problemei distribuției energiei în spectrul de radiații al unui corp absolut negru, în 1900 a derivat o formulă semi-empirică, care, atunci când temperaturi ridicate iar lungimile de undă lungi au descris în mod satisfăcător datele experimentale ale lui Kurlbaum și Rubens, iar la unde scurte și la temperaturi scăzute s-a transformat în legea lui Wien. În procesul de fundamentare teoretică a formulei sale, Planck a ajuns la o concluzie uluitoare: a descoperit că ecuația este valabilă doar sub un concept complet nou, și anume: în timpul radiației, energia nu este emisă sau absorbită în mod continuu și nu în orice cantități, ci doar în porțiuni indivizibile - „quanta” . În acest caz, energia cuantumului este proporțională cu frecvența de oscilație și cu noua constantă fundamentală, care are dimensiunea acțiunii. Această constantă fundamentală se numește acum constanta lui Planck. Ziua de 14 decembrie 1900, când Planck a raportat Societății Germane de Fizică despre derivarea teoretică a legii radiațiilor, a devenit data nașterii teoriei cuantice și o nouă eră în știința naturală. Cu toate acestea, teoria propusă de Planck ca fundamentare a formulei derivate de el nu a atras atenția oamenilor de știință decât în 1905, când A. Einstein a folosit ideea revoluționară a cuantei, extinzând-o la procesul de radiație în sine și prezicând existența fotonul. În 1918, Planck a fost premiat pentru teoria sa Premiul Nobelîn fizică. Omul de știință însuși, la sfârșitul vieții, a recunoscut că timp de mulți ani la rând a încercat să „integreze cumva cuantumul de acțiune în sistemul fizicii clasice”, dar nu a reușit.

Lucrările lui Planck privind teoria relativității a fost de mare importanță. În 1906, el a derivat ecuațiile dinamicii relativiste, obținând expresii pentru energia și impulsul electronului.

În 1926, Planck și-a părăsit postul de la Universitatea din Berlin (unde E. Schrödinger a devenit succesorul său), dar a continuat să participe activ la viața științifică a acesteia și, de asemenea, a ținut prelegeri publice despre fizică. În 1912–1938 a fost secretar permanent al Academiei de Științe din Berlin și pentru o lungă perioadă de timp a fost președinte al Societății Kaiser Wilhelm (din 1948 – Societatea Max Planck). Obligat de poziția sa să-i aducă omagiu lui Hitler, a avut o conversație cu el în 1933, pe care a încercat să o folosească pentru a preveni demiterea în masă a oamenilor de știință evrei.

În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Planck a suferit multe greutăți. Ultimii ani viața sa a fost umbrită de moartea fiului său, executat pentru participare la tentativa de asasinat asupra lui Hitler la 20 iulie 1944. Planck a murit la Göttingen pe 4 octombrie 1947.

Printre numeroasele lucrări ale omului de știință - Prelegeri despre teoria radiațiilor termice (Vorlesungen über die Theorie der Warmestrahlung, 1906), Introducere în fizica teoretică (Einführung in die theoretische Physik, Bd. 1–5, 1916–1930), Căile cunoașterii fizice (Wege zur physikalischen Erkenntnis, 1933).

Remarcabilul matematician francez A. Poincaré a scris: „Teoria cuantică a lui Planck este, fără îndoială, cea mai mare și mai profundă revoluție pe care a suferit-o filosofia naturală de pe vremea lui Newton”.

Max Karl Ernst Ludwig Planck s-a născut la 23 aprilie 1858 în orașul prusac Kiel, în familia profesorului de drept civil Johann Julius Wilhelm von Planck și Emma (n. Patzig) Planck.

În 1867 familia sa mutat la München. Planck și-a amintit mai târziu: „În compania părinților și a surorilor mele, am petrecut un timp fericit primii ani" La Gimnaziul Clasic Regal Maximilian, Max a studiat bine. Abilitățile sale matematice strălucitoare au fost, de asemenea, dezvăluite devreme: la gimnaziu și liceu a devenit obiceiul să înlocuiască profesorii de matematică bolnavi. Planck și-a amintit lecțiile lui Hermann Müller, „un om sociabil, perspicace și plin de duh, care a știut să folosească exemple vii pentru a explica sensul legilor fizice despre care ne-a vorbit nouă, studenților săi.”

După ce a absolvit liceul în 1874, a studiat matematica și fizica timp de trei ani la Universitatea din München și un an la Universitatea din Berlin. Fizica a fost predată de profesorul F. von Jolly. Despre el, ca și despre alții, Planck a spus mai târziu că a învățat multe de la ei și a păstrat o amintire recunoscătoare despre ei, „totuși, ştiinţific au fost, în esență, oameni limitati.” Max a decis să-și termine studiile la Universitatea din Berlin. Deși aici a studiat cu astfel de luminați ai științei precum Helmholtz și Kirchhoff, nici aici nu a primit o satisfacție completă: a fost supărat că luminatorii țineau slab prelegeri, în special Helmholtz. El a câștigat mult mai mult în urma cunoașterii publicațiilor acestor fizicieni remarcabili. Ei au contribuit la faptul că interesele științifice ale lui Planck s-au concentrat mult timp pe termodinamică.

Planck și-a luat doctoratul în 1879, după ce și-a susținut disertația la Universitatea din München „Cu privire la a doua lege a teoriei mecanice a căldurii” - a doua lege a termodinamicii, care afirmă că niciun proces continuu de auto-susținere nu poate transfera căldură dintr-un mediu mai rece. corp la unul mai cald. Un an mai târziu, și-a susținut teza „Starea de echilibru a corpurilor izotrope la diferite temperaturi”, care i-a adus postul de asistent junior la Facultatea de Fizică a Universității din München.

După cum și-a amintit omul de știință: „Fiind un asistent privat la München de mulți ani, am așteptat în zadar o invitație la profesor, pentru care, desigur, erau puține șanse, deoarece fizica teoretică încă nu servise. subiect separat. Cu atât mai urgentă era nevoia de a avansa cumva în lumea științifică.

Cu această intenție, am decis să dezvolt problema despre esența energiei, pusă de Facultatea de Filosofie din Göttingen pentru premiul pentru 1887. Chiar înainte de finalizarea acestei lucrări, în primăvara anului 1885, am fost invitat ca profesor extraordinar de fizică teoretică la Universitatea din Kiel. Aceasta mi s-a părut o mântuire; Am considerat ziua în care directorul ministerial Althof m-a invitat la hotelul său Marienbad și m-a informat despre condiții mai detaliat ca cea mai fericită zi din viața mea. Deși am dus o viață fără griji în casa părinților mei, tot m-am străduit să obțin independență...

Curând m-am mutat la Kiel; lucrarea mea de la Göttingen a fost în curând finalizată acolo și a fost încoronată cu un premiu al doilea.”

În 1888, Planck a devenit profesor asociat la Universitatea din Berlin și director al Institutului de Fizică Teoretică (postul de director a fost creat special pentru el).

În 1896, Planck a devenit interesat de măsurătorile efectuate la Institutul de Stat de Fizică și Tehnologie din Berlin. Lucrările experimentale efectuate aici privind studiul distribuției spectrale a radiațiilor „corp negru” au atras atenția omului de știință asupra problemei radiațiilor termice.

Până atunci, existau două formule pentru descrierea radiației „corp negru”: una pentru partea cu undă scurtă a spectrului (formula lui Wien), cealaltă pentru partea cu undă lungă (formula lui Rayleigh). Sarcina era să le andocăm.

Cercetătorii au numit discrepanța dintre teoria radiațiilor și experiment o „catastrofă ultravioletă”. O discrepanță care nu a putut fi rezolvată. Un contemporan al „catastrofei ultraviolete”, fizicianul Lorentz, a remarcat cu tristețe: „Ecuațiile fizicii clasice nu au putut explica de ce un cuptor pe moarte nu emite raze galbene împreună cu radiații de lungimi de undă mari...”

Planck a reușit să „coseze” formulele Wien și Rayleigh și să deducă o formulă care descrie complet cu acuratețe spectrul radiațiilor corpului negru.

Iată cum scrie omul de știință însuși despre asta:

„În acel moment, toți fizicienii remarcabili s-au orientat, atât din punct de vedere experimental, cât și din punct de vedere teoretic, la problema distribuției energiei în spectrul normal. Totuși, ei îl căutau în direcția reprezentării intensității radiației în dependența acesteia de temperatură, în timp ce eu bănuiam o legătură mai profundă în dependența entropiei de energie. Deoarece valoarea entropiei nu-și găsise încă recunoașterea cuvenită, nu eram deloc îngrijorat de metoda pe care o foloseam și puteam să-mi efectuez liber și temeinic calculele, fără teama de interferență sau avans din partea nimănui.

Deoarece derivata a doua a entropiei sale în raport cu energia sa este de o importanță deosebită pentru ireversibilitatea schimbului de energie între oscilator și radiația excitată de acesta, am calculat valoarea acestei mărimi pentru cazul care se afla atunci în centru. a tuturor intereselor distribuției Wien a energiei și a găsit un rezultat remarcabil că, pentru acest caz, reciproca unei astfel de valori, pe care am desemnat-o aici ca K, este proporțională cu energia. Această legătură este atât de uimitor de simplă, încât mult timp am recunoscut-o ca fiind complet generală și am lucrat la justificarea ei teoretică. Cu toate acestea, instabilitatea acestei înțelegeri a fost dezvăluită curând de rezultatele noilor măsurători. Tocmai în acel moment, pentru valori mici de energie sau pentru unde scurte, legea lui Wien a fost perfect confirmată, iar ulterior, pentru valori mari de energie sau pentru unde mari, Lummer și Pringsheim au stabilit mai întâi o abatere vizibilă. , iar cele efectuate de Rubens și F. Kurlbaum măsurători cu spat fluor și sare de potasiu au evidențiat o relație complet diferită, dar din nou simplă, că valoarea lui K este proporțională nu cu energia, ci cu pătratul energiei atunci când mergeți la un nivel mai mare. valori ale energiei și lungimilor de undă.

Astfel, experimentele directe au stabilit două limite simple pentru funcție: pentru energiile mici, proporționalitatea (de gradul I) cu energie, pentru cele mari - cu pătratul energiei. Este clar că, așa cum orice principiu de distribuție a energiei dă o anumită valoare a lui K, la fel orice expresie duce la o anumită lege distribuția energiei, iar întrebarea este acum să găsim o expresie care să dea distribuția energiei stabilită prin măsurători. Dar acum nimic nu era mai firesc decât să compui pentru cazul general o valoare sub forma unei sume a doi termeni: unul de gradul I, iar celălalt de gradul II de energie, astfel încât pentru energiile joase primul termen va fii decisiv, pentru cei mari - al doilea; În același timp, a fost găsită o nouă formulă pentru radiații, pe care am propus-o la o ședință a Societății de Fizică din Berlin din 19 octombrie 1900 și recomandată pentru cercetare.

Măsurătorile ulterioare au confirmat și formula radiației, și anume, cu cât s-au adoptat metode de măsurare mai precise cu atât mai subtile. Cu toate acestea, formula de măsurare, dacă presupunem adevărul ei absolut exact, a fost ea însăși doar o lege ghicit fericit, având doar un sens formal.”

Planck a stabilit că lumina trebuie emisă și absorbită în porțiuni, iar energia fiecărei astfel de părți este egală cu frecvența vibrației înmulțită cu o constantă specială, numită constanta lui Planck.

Omul de știință relatează cu cât de persistent a încercat să introducă cuantumul de acțiune în sistemul teoriei clasice: „Dar această valoare [constanta h] s-a dovedit a fi încăpățânată și a rezistat tuturor acestor încercări. Atâta timp cât poate fi considerat infinitezimal, adică la energii superioare și perioade mai lungi, totul a fost în perfectă ordine. Dar, în general, ici și colo a apărut o crăpătură căscată, care a devenit mai vizibilă cu cât vibrațiile au fost luate în considerare mai repede. Eșecul tuturor încercărilor de a depăși această diferență nu a lăsat în curând nicio îndoială că cuantumul de acțiune joacă un rol fundamental în fizica atomică și că, odată cu apariția sa, a început noua eraîn știința fizică, pentru că conține ceva nemaiauzit până acum, care are scopul de a ne transforma radical gândirea fizică, construit pe conceptul de continuitate a tuturor relațiilor cauzale de când Leibniz și Newton au creat calculul infinitezimal.”

W. Heisenberg transmite cunoscuta legendă despre gândurile lui Planck în felul următor: „Fiul său, Erwin Planck, și-a amintit de data aceasta că se plimba cu tatăl său în Grunewald, că de-a lungul întregii plimbări, Planck a vorbit entuziasmat și îngrijorat despre rezultatul său. cercetare. El i-a spus cam așa: „Fie ceea ce fac acum este o prostie completă, fie vorbim, poate, despre cea mai mare descoperire în fizică de la Newton.”

La 14 decembrie 1900, la o reuniune a Societății Germane de Fizică, Planck a prezentat raportul său istoric „Către teoria distribuției energiei radiațiilor în spectrul normal”. El a raportat ipoteza sa și noua formulă de radiație. Ipoteza introdusă de Planck a marcat nașterea teoriei cuantice, care a făcut o adevărată revoluție în fizică. Fizica clasică, spre deosebire de fizica modernă, înseamnă acum „fizica înainte de Planck”.

Noua teorie a inclus, pe lângă constanta lui Planck, și alte mărimi fundamentale, precum viteza luminii și un număr cunoscut sub numele de constanta lui Boltzmann. În 1901, pe baza datelor experimentale despre radiația corpului negru, Planck a calculat valoarea constantei lui Boltzmann și, folosind alte informații cunoscute, a obținut numărul lui Avogadro (numărul de atomi dintr-un mol de element). Pe baza numărului lui Avogadro, Planck a reușit să găsească cu cea mai mare acuratețe sarcina electrica electron.

Poziția teoriei cuantice a fost consolidată în 1905, când Albert Einstein a folosit conceptul de foton - un cuantum de radiație electromagnetică. Doi ani mai târziu, Einstein a consolidat și mai mult poziția teoriei cuantice folosind conceptul de cuantum pentru a explica discrepanțe misterioase dintre teorie și măsurătorile experimentale. capacitate termică specifică tel. O confirmare suplimentară a teoriei lui Planck a venit în 1913 de la Bohr, care a aplicat teoria cuantică structurii atomului.

În 1919, Planck a primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru 1918 „în semn de recunoaștere a serviciilor sale pentru dezvoltarea fizicii prin descoperirea cuantelor energetice”. După cum a afirmat A.G. Ekstrand, membru al Academiei Regale Suedeze de Științe la ceremonia de decernare a premiilor, „Teoria lui Planck asupra radiațiilor este cea mai strălucitoare dintre stelele călăuzitoare ale cercetării fizice moderne și, din câte se poate aprecia, va fi cu mult timp înainte ca comorile care au fost obținute de geniul său sunt epuizate”. În prelegerea sa pentru Nobel din 1920, Planck și-a rezumat munca și a admis că „introducerea cuantii nu a condus încă la crearea unei adevărate teorii cuantice”.

Printre celelalte realizări ale sale se numără, în special, derivarea propusă de el a ecuației Fokker-Planck, care descrie comportamentul unui sistem de particule sub influența unor impulsuri aleatoare mici.

În 1928, la vârsta de șaptezeci de ani, Planck a intrat în pensionarea sa oficială obligatorie, dar nu a rupt legăturile cu Societatea Kaiser Wilhelm pentru Științe de bază, al cărei președinte a devenit în 1930. Și în pragul deceniului al optulea și-a continuat activitățile de cercetare.

După ce Hitler a venit la putere în 1933, Planck a vorbit în mod repetat în mod public în apărarea oamenilor de știință evrei expulzați din posturile lor și forțați să emigreze. Ulterior, Planck a devenit mai rezervat și a rămas tăcut, deși naziștii știau, fără îndoială, despre părerile sale. Ca un patriot iubindu-și patria, nu putea decât să se roage ca națiunea germană să-și recapete viața normală. El a continuat să slujească în diferite societăți învățate germane, în speranța de a păstra cel puțin o mică parte din știința și iluminismul german de la distrugerea completă.

Planck locuia în suburbia Berlinului - Grunewald. Casa lui, situată lângă o pădure minunată, era spațioasă, confortabilă și totul avea pe ea pecetea simplității nobile. O bibliotecă imensă, selectată cu drag și atent. O sală de muzică în care proprietarul a distrat celebrități mari și mici cu jocul său rafinat.

Prima sa soție, născută Maria Merck, cu care s-a căsătorit în 1885, i-a născut doi fii și două fiice, gemeni. Planck a trăit fericit cu ea timp de mai bine de douăzeci de ani. În 1909 a murit. A fost o lovitură din care omul de știință nu și-a putut reveni mult timp.

Doi ani mai târziu s-a căsătorit cu nepoata sa Marga von Hesslin, cu care a avut și un fiu. Dar de atunci, nenorocirile l-au bântuit pe Planck. În timpul Primului Război Mondial, unul dintre fiii săi a murit lângă Verdun, iar în anii următori ambele fiice au murit în timpul nașterii. Al doilea fiu din prima căsătorie a fost executat în 1944 pentru participarea sa la un complot eșuat împotriva lui Hitler. Casa și biblioteca personală a omului de știință au fost distruse în timpul unui raid aerian asupra Berlinului.

Forța lui Planck a fost subminată, iar artrita coloanei vertebrale a cauzat din ce în ce mai multă suferință. De ceva timp, omul de știință a fost în clinica universitară, apoi s-a mutat la una dintre nepoatele sale.

Planck a murit la Göttingen pe 4 octombrie 1947, cu șase luni înainte de a împlini nouazeci de ani. Pe piatra funerară sunt gravate doar numele și prenumele lui și valoarea numerică a constantei lui Planck.

În cinstea celei de-a optzeci de ani de naștere, una dintre planetele minore a fost numită Planckian, iar după sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, Societatea Kaiser Wilhelm pentru Științe de bază a fost redenumită Societatea Max Planck.

Javascript este dezactivat în browserul dvs.
Pentru a efectua calcule, trebuie să activați controalele ActiveX!

Max Planck (1858-1947).

Fizicianul german Max Karl Ernst Ludwig Planck s-a născut la 23 aprilie 1858 în orașul prusac Kiel, în familia lui Johann Julius Wilhelm von Planck, profesor de drept civil, și a lui Emma (n. Patzig) Planck. În copilărie, băiatul a învățat să cânte la pian și orgă, dezvăluind abilități muzicale extraordinare. În 1867, familia s-a mutat la München, iar acolo Planck a intrat la Gimnaziul Clasic Regal Maximilian, unde un excelent profesor de matematică i-a trezit pentru prima dată interesul pentru științele naturii și ale naturii. științe exacte. După ce a absolvit liceul în 1874, a intenționat inițial să studieze filologia clasică și s-a încercat la compoziție muzicală, dar apoi a dat preferință fizicii.

Timp de trei ani, Planck a studiat matematica și fizica la Universitatea din München și un an la Universitatea din Berlin. Unul dintre profesorii săi din München, fizicianul experimental Philipp von Jolly, s-a dovedit a fi un profet rău atunci când l-a sfătuit pe tânărul Planck să aleagă o altă profesie, deoarece, potrivit lui, nu era nimic fundamental nou de descoperit în fizică. Această viziune, răspândită la acea vreme, a fost influențată de succesele extraordinare pe care oamenii de știință le-au obținut în secolul al XIX-lea în creșterea cunoștințelor noastre despre procesele fizice și chimice.

În timp ce se afla la Berlin, Planck a dobândit o viziune mai largă asupra fizicii datorită publicațiilor remarcabililor fizicieni Hermann von Helmholtz și Gustav Kirchhoff, precum și articolelor lui Rudolf Clausius. Familiarizarea cu lucrările lor a contribuit la faptul că interesele științifice ale lui Planck s-au concentrat mult timp pe termodinamică - un domeniu al fizicii în care, pe baza unui număr mic de legi fundamentale, sunt studiate fenomenele de căldură, energie mecanică și conversie a energiei. .

Planck și-a luat doctoratul în 1879, după ce și-a susținut teza la Universitatea din München „Cu privire la a doua lege a teoriei mecanice a căldurii” - a doua lege a termodinamicii, care afirmă că niciun proces continuu de auto-susținere nu poate transfera căldură de la un mai rece. corp la unul mai cald. Un an mai târziu, și-a susținut disertația „Starea de echilibru a corpurilor izotrope la diferite temperaturi”, ceea ce ia adus postul de asistent junior la Facultatea de Fizică a Universității din München.

În 1885 a devenit profesor asociat la Universitatea din Kiel, ceea ce i-a întărit independența, i-a întărit poziția financiară și a oferit mai mult timp pentru cercetarea stiintifica. Munca lui Planck despre termodinamică și aplicațiile acesteia la chimia fizică și electrochimia i-au câștigat recunoașterea internațională. În 1888, a devenit profesor asociat la Universitatea din Berlin și director al Institutului de Fizică Teoretică (postul de director a fost creat special pentru el).

În timp ce lucra ca profesor asistent la Universitatea din München, Planck a început să alcătuiască un curs de prelegeri despre fizica teoretică. Dar până în 1897 nu a putut începe să-și publice prelegerile. În 1887, a scris un eseu competitiv pentru un premiu de la Facultatea de Filosofie a Universității din Göttingen. Pentru acest eseu, Planck a primit un premiu, iar lucrarea în sine, care conține o analiză istorică și metodologică a legii conservării energiei, a fost republicată de cinci ori, între 1887 și 1924. În același timp, Planck a publicat o serie de lucrări despre termodinamica proceselor fizice și chimice. Teoria echilibrului chimic al soluțiilor diluate pe care a creat-o a devenit deosebit de faimoasă. În 1897, a fost publicată prima ediție a prelegerilor sale despre termodinamică. Această carte clasică a fost retipărită de mai multe ori (ultima ediție a fost publicată în 1922) și tradusă în limbi straine, inclusiv în rusă. În acel moment, Planck era deja un profesor obișnuit la Universitatea din Berlin și membru al Academiei Prusace de Științe.

Din 1896, Planck a devenit interesat de măsurătorile efectuate la Institutul de Stat de Fizică și Tehnologie din Berlin, precum și de problemele radiațiilor termice ale corpurilor. În timpul cercetărilor sale, Planck a atras atenția asupra noilor legi fizice. Pe baza experimentului, el a stabilit legea radiației termice a unui corp încălzit. În același timp, s-a confruntat cu faptul că radiația este discontinuă. Planck a putut să-și fundamenteze legea doar cu ajutorul remarcabilei presupuneri că energia de vibrație a atomilor nu este arbitrară, ci poate lua doar o serie de valori bine definite. Studiile ulterioare au confirmat complet această presupunere. S-a dovedit că discontinuitatea este inerentă oricărei radiații, că lumina constă din porțiuni individuale (quanta) de energie.

Planck a stabilit că lumina cu o frecvență de vibrație trebuie să fie emisă și absorbită în porțiuni, iar energia fiecărei astfel de porțiuni este egală cu frecvența de vibrație înmulțită cu o constantă specială, numită constanta lui Planck.

La 14 decembrie 1900, Planck a raportat Societății de Fizică din Berlin despre ipoteza sa și noua formulă pentru radiații. Ipoteza introdusă de Planck a marcat nașterea teoriei cuantice, care a făcut o adevărată revoluție în fizică. Fizica clasică, spre deosebire de fizica modernă, înseamnă acum „fizica înainte de Planck”.

În 1906, a fost publicată monografia lui Planck „Prelegeri despre teoria radiațiilor termice”. A fost retipărită de mai multe ori. Traducerea în limba rusă a cărții intitulată „Teoria radiațiilor termice” a fost publicată în 1935.

Noua sa teorie a inclus, pe lângă constanta lui Planck, și alte mărimi fundamentale, cum ar fi viteza luminii și un număr cunoscut sub numele de constanta lui Boltzmann. În 1901, pe baza datelor experimentale despre radiația corpului negru, Planck a calculat valoarea constantei lui Boltzmann și, folosind alte informații cunoscute, a obținut numărul lui Avogadro (numărul de atomi dintr-un mol de element). Pe baza numărului lui Avogadro, Planck a reușit să găsească sarcina electrică a unui electron cu cea mai mare precizie.

Planck nu a fost în niciun caz un revoluționar și nici el însuși, nici alți fizicieni nu erau conștienți de sensul profund al conceptului de „cuantum”. Pentru Planck, cuantica a fost doar un mijloc care a făcut posibilă derivarea unei formule care să ofere un acord satisfăcător cu curba radiației corpului negru. A încercat în repetate rânduri să ajungă la un acord în cadrul tradiției clasice, dar fără succes. În același timp, a remarcat cu plăcere primele succese ale teoriei cuantice, care au urmat aproape imediat.

Poziția teoriei cuantice a fost consolidată în 1905, când Albert Einstein a folosit conceptul de foton - un cuantum de radiație electromagnetică. Einstein a propus că lumina are o natură dublă: se poate comporta atât ca undă, cât și ca particule. În 1907, Einstein a consolidat și mai mult poziția teoriei cuantice folosind conceptul de cuantum pentru a explica discrepanțe misterioase dintre predicțiile teoretice și măsurătorile experimentale ale capacității termice specifice a corpurilor. O confirmare suplimentară a puterii potențiale a inovației lui Planck a venit în 1913 de la Niels Bohr, care a aplicat teoria cuantică structurii atomului.

În același timp, viața personală a lui Planck a fost marcată de tragedie. Prima sa soție, născută Maria Merck, cu care s-a căsătorit în 1885 și care i-a născut doi fii și două fiice gemene, a murit în 1909. Doi ani mai târziu s-a căsătorit cu nepoata sa Marga von Hesslin, cu care a avut și un fiu. În timpul Primului Război Mondial, unul dintre fiii săi a murit lângă Verdun, iar în anii următori ambele fiice au murit în timpul nașterii.

În 1919, Planck a primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru 1918 „în semn de recunoaștere a serviciilor sale pentru dezvoltarea fizicii prin descoperirea cuantelor energetice”. După cum a spus A. G. Ekstrand, membru al Academiei Regale de Științe Suedeze, la ceremonia de premiere, „Teoria radiației lui Planck este cea mai strălucitoare dintre stele călăuzitoare ale cercetării fizice moderne și, din câte se poate aprecia, va fi încă. cu mult timp înainte de comorile care au fost obținute de geniul său”. În prelegerea sa Nobel susținută în 1920, Planck și-a rezumat lucrările și a admis că „introducerea cuantii nu a condus încă la crearea unei adevărate teorii cuantice”.

În anii douăzeci, Schrödinger, Heisenberg, Dirac și alții au dezvoltat mecanica cuantică. Planck nu i-a plăcut noua interpretare probabilistă a mecanicii cuantice și, ca și Einstein, a încercat să împace predicțiile bazate doar pe principiul probabilității cu ideile clasice de cauzalitate. Aspirațiile lui nu erau destinate să devină realitate: abordarea probabilistică a supraviețuit.

Contribuția lui Planck la fizica modernă nu se termină cu descoperirea cuantiei și a constantei care îi poartă acum numele. A fost profund impresionat de teoria relativității speciale a lui Einstein, publicată în 1905. Suport complet oferit de Planck noua teorie, a contribuit foarte mult la acceptarea de către fizicieni a teoriei speciale a relativității. Printre celelalte realizări ale sale se numără derivarea propusă a ecuației Fokker-Planck, care descrie comportamentul unui sistem de particule sub influența unor impulsuri aleatorii mici.

Ca om cu vederi stabilite și convingeri religioase și pur și simplu ca persoană corectă, Planck, după ce Hitler a venit la putere în 1933, a vorbit public în apărarea oamenilor de știință evrei expulzați din posturile lor și forțați să emigreze. La o conferință științifică l-a salutat pe Einstein, care era anatema naziștilor. Când Planck, în calitate de președinte al Societății Kaiser Wilhelm pentru Științe de bază, a făcut o vizită oficială lui Hitler, a profitat de ocazie pentru a încerca să oprească persecuția oamenilor de știință evrei. Ca răspuns, Hitler a lansat o tiradă împotriva evreilor în general. Ulterior, Planck a devenit mai rezervat și a rămas tăcut, deși naziștii știau, fără îndoială, despre părerile sale. În calitate de patriot care își iubea patria, nu putea decât să se roage ca națiunea germană să-și recapete viața normală. El a continuat să slujească în diferite societăți învățate germane în speranța de a păstra cel puțin o mică parte din știința și iluminismul german de la distrugerea completă.

Planck avea un nou șoc. Al doilea fiu din prima căsătorie a fost executat în 1944 pentru participarea sa la un complot eșuat împotriva lui Hitler. După ce casa și biblioteca lui personală au fost distruse într-un raid aerian asupra Berlinului, Planck și soția sa și-au căutat refugiu pe moșia Rogetz de lângă Magdeburg, unde s-au trezit prinși între trupele germane în retragere și forțele aliate în avans. În cele din urmă, cuplul Planck a fost descoperit de unitățile americane și dus în statul sigur de atunci Göttingen.

Planck era profund interesat probleme filozofice legate de cauzalitate, etică și liberul arbitru și a vorbit despre aceste subiecte în scris și pentru publicul profesionist și laic. Un pastor (dar nu un preot) la Berlin, Planck era profund convins că știința completează religia și preda sinceritatea și respectul.

Planck credea în realitatea lumii exterioare și în puterea minții. Acest lucru este semnificativ de remarcat, deoarece o etapă foarte importantă a activității sale a avut loc într-un mediu de criză în fizică. Cu toate acestea, Planck cu minte materialist s-a opus ferm hobby-urilor pozitiviste la modă ale lui Mach și Ostwald. „Era un german tipic în cel mai bun sens al cuvântului”, scrie George Paget Thomson, un fizician proeminent, fiul lui J. J. Thomson, în cartea sa „Cinest, pedant, care se respectă, aparent destul de ferm, dar în condiții favorabile , capabil să renunțe la orice rigiditate și să se transforme într-o persoană fermecătoare.”

De-a lungul vieții, Planck și-a purtat dragostea pentru muzică: un pianist excelent, a cântat adesea lucrări de cameră împreună cu prietenul său Einstein până a părăsit Germania. Planck era, de asemenea, un alpinist pasionat și a petrecut aproape fiecare vacanță în Alpi.

Planck a fost membru al Academiilor de Științe din Germania și Austria, precum și al societăților și academiilor științifice din Anglia, Danemarca, Irlanda, Finlanda, Grecia, Țările de Jos, Ungaria, Italia, Uniunea Sovietică, Suedia și Statele Unite. Societatea Germană de Fizică și-a numit cel mai înalt premiu în onoarea lui, Medalia Planck, iar omul de știință însuși a devenit primul beneficiar al acestui premiu. premiu onorific. În cinstea celei de-a optzeci de ani de naștere, una dintre planetele minore a fost numită Planckian, iar după sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, Societatea Kaiser Wilhelm pentru Științe de bază a fost redenumită Societatea Max Planck.

Fondatorul fizicii cuantice este considerat a fi fizicianul teoretician german Max Karl Ernst Ludwig Planck. El a fost cel care a pus bazele teoriei cuantice în 1900, sugerând că în timpul radiației termice energia este emisă și absorbită în porțiuni separate - cuante.

Ulterior s-a dovedit că orice radiație se caracterizează prin discontinuitate.

Din biografie

Max Planck s-a născut la 23 aprilie 1858 la Kiel. Tatăl său, Johann Julius Wilhelm von Planck, a fost profesor de drept. În 1867, Max Planck a început să studieze la Gimnaziul Regal Maximilian din München, unde familia sa se mutase în acel moment. În 1874, Planck a absolvit liceul și a început să studieze matematica și fizica la universitățile din München și Berlin. Planck avea doar 21 de ani când în 1879 și-a susținut disertația „Despre a doua lege a teoriei mecanice a căldurii”, dedicată celei de-a doua legi a termodinamicii. Un an mai târziu, și-a susținut cea de-a doua teză, „Starea de echilibru a corpurilor izotrope la diferite temperaturi” și a devenit profesor asistent privat la Facultatea de Fizică a Universității din München.

În primăvara anului 1885, Max Planck este un profesor extraordinar la Departamentul de Fizică Teoretică de la Universitatea Kiel. În 1897, a fost publicat cursul lui Planck de prelegeri despre termodinamică.

În ianuarie 1889, Planck și-a asumat atribuțiile de profesor extraordinar la Departamentul de Fizică Teoretică de la Universitatea din Berlin, iar în 1982 a devenit profesor titular. În același timp, a condus Institutul de Fizică Teoretică.

În 1913/14 an universitar Planck a fost rector al Universității din Berlin.

Teoria cuantică a lui Planck

Perioada de la Berlin a devenit cea mai fructuoasă din cariera științifică a lui Planck. Lucrând la problema radiațiilor termice încă din 1890, în 1900 Planck a sugerat că radiația electromagnetică nu este continuă. Este emis în porțiuni separate - cuante. Iar mărimea cuantumului depinde de frecvența radiației. Planck a fost derivat formula pentru distribuția energiei în spectrul unui corp absolut negru. El a stabilit că lumina este emisă și absorbită în porțiuni-cuante cu o anumită frecvență de oscilație. O energia fiecărui cuantum este egală cu frecvența de vibrație înmulțită cu o valoare constantă, numită constanta lui Planck.

E = hn, unde n este frecvența de oscilație, h este constanta lui Planck.

constanta lui Planck numit constanta fundamentală a teoriei cuantice, sau cuantumul de acțiune.

Aceasta este o mărime care conectează valoarea energetică a unui cuantum de radiație electromagnetică cu frecvența sa. Dar, deoarece orice radiație are loc în cuante, constanta lui Planck este valabilă pentru orice sistem oscilator liniar.

19 decembrie 1900, când Planck și-a raportat ipoteza la o reuniune a Societății de Fizică din Berlin, a devenit ziua de naștere a teoriei cuantice.

În 1901, pe baza datelor despre radiația corpului negru, Planck a putut să calculeze valoarea constanta Boltzmann. A primit si el numărul lui Avogadro(numărul de atomi într-un mol) și stabilit valoarea încărcăturii electronilor cu cea mai mare precizie.

În 1919, Planck a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1918 pentru serviciile sale „pentru dezvoltarea fizicii prin descoperirea cuantelor de energie”.

În 1928, Max Planck a împlinit 70 de ani. S-a pensionat oficial. Dar nu a încetat să colaboreze cu Societatea Kaiser Wilhelm pentru Științe de bază. În 1930 a devenit președinte al acestei societăți.

Planck a fost membru al academiilor de științe din Germania și Austria, al societăților științifice și al academiilor din Irlanda, Anglia, Danemarca, Finlanda, Țările de Jos, Grecia, Italia, Ungaria, Suedia, SUA și Uniunea Sovietică medalia Planck. Acesta este cel mai înalt premiu al acestei societăți. Iar primul său proprietar onorific a fost însuși Max Planck.