Макс Планк

Планк(Planck) Макс (1858-1947), німецький фізик-теоретик, автор гіпотези квантів,один з основоположників квантової теорії, іноземний член-кореспондентПетербурзької АН (1913) і почесний член АН СРСР (1926). Запровадив (1900) квантдії (постійна Планка) і, виходячи з ідеї квантів, вивів закон випромінювання,названий його ім'ям. Праці по термодинаміці, теорії відносності, філософіїприродознавства. Нобелівська премія (1918).

Рокинавчання

Макс Планк народився в родиніюриста, професора права Кільського університету Йоганна Юліуса Вільгельма фонПланка й Емми Планк, уродженої Патціг. Коли хлопчику виповнилося дев'ять років,родина переїхала в Мюнхен. У Королівській Максиміліанівській гімназії, учнемякої він став, викладачем математики був Г. Мюллер. Людина винахідлива ідотепна, що вміла продемонструвати на простих і переконливих прикладах законифізики, він розбудив у обдарованого учня інтерес до природничих і точних наук.Згодом Планк писав, що закон збереження енергії був прийнятий ним «якЄвангеліє», як перший з тих «абсолютних законів», що керують зовнішнім світом.

Однак,вибираючи професію, Планк не відразу обрав фізику. Його приваблювала і класичнафілологія, і музика, неабиякі здібності до якої він виявляв ще в дитинстві,вивчившись грати на фортепіано й органі. І хоча фізика одержала гору, музиказавжди залишалася на значному місці в житті Планка і навіть у деякі періодивитісняла інші інтереси.

Післязакінчення гімназії в 1874 році Планк три роки займався в Мюнхенськомууніверситеті, де одержав грунтовну математичну підготовку. Але тільки післяпереходу в університет у Берліні, де він провчився рік під керівництвом такихвидатних фізиків, як Г. Гельмгольц і Г. Кирхгоф, визначилося його покликання.Як писав згодом Планк, це відбулося завдяки вивченню їхніх праць, а не лекціям(Гельмгольц як годиться не готувався до лекцій і часом помилявся біля дошки, аКирхгоф, хоча і готувався дуже ретельно, але читав нудно і монотонно), а такожзнайомству з публікаціями німецького фізика Р. Клаузиуса, одного з засновниківтермодинаміки і молекулярно-кінетичної теорії.

Звертання до термодинаміки. Професура в Кілі.

Самероботи Клаузиуса обумовили на довгі роки особливу пристрасть Планка дотермодинаміки. Не задовольнившись визначенням необоротних процесів, данимКлаузиусом, Планк запропонував більш загальне визначення. Ці роботи, на жаль,не викликали інтересу в наукових колах, не допомогли й особисті контакти, іпереписування з відомими фахівцями з термодинаміки. Але Планк продовжувавзавзято працювати. У 1879 він захистив докторську дисертацію, присвяченудругому началу термодинаміки, і вже через рік одержав посаду приват-доцентаМюнхенського університету, а в 1885 став професором. У 1897 уперше з'явиласяйого книга «Лекції по термодинаміці», що згодом багаторазово перевидавалася іперекладена на багато мов.

У1887 Планку запропоноване місце екстраординарного професора в Кільскомууніверситеті. День, коли прийшло це запрошення, Планк вважав одним зінайщасливіших у своєму житті. Він активно працює і добивається, зокрема,важливих результатів у галузі молодої науки, що розвивається, фізичної хімії, вякій відбуваються багато відкриттів, а також розробляє термодинамічну теоріюдисоціації газів, осмотичного тиску, зміни точки замерзання розчинів.

Переїзд у Берлін.

У1889 Планк запрошений на філософський факультет Берлінського університету накафедру теоретичної фізики спочатку екстраординарним, а з 1892 ординарнимпрофесором. Саме в цей час він вперше отримав можливість встановити особистінаукові контакти з головними німецькими фізиками того часу.

Незалишилася осторонь і музична діяльність. Департаменту фізики була переданавелика фісгармонія з багатьма регістрами, що, за пропозицією Гельмгольца, булавиконана в нетемперованому настроюванні. Освоївши цей складний інструмент,Планк зробив порівняння з темперованим настроюванням, уведеним Бахом, і описаврезультати порівняння у статті, що була опублікована у 1893, у якій обгрунтувавпереваги настроювання Баха.

Усередині 90-х рр. у фізиці сформувалася школа «енергетиків», що додержуваласядумки, що на базі закону збереження енергії можна пояснити усі фізичні іхімічні явища. Проти цієї позиції виступив австрійський фізик Л. Больцман.Планк також взяв участь у дискусії й у своїй статті, що вийшла з 1896,підтримав Больцмана, хоча в той час (як сам Планк підкреслював пізніше) він бувне тільки байдужний до статистичного підходу Больцмана, але навіть сумнівався вйого правильності. Причиною тому була переконаність Планка в універсальностізакону зростання ентропії, тоді як Больцман трактував цей закон якймовірнісний. З цього приводу також виникла дискусія, що часом приймала гостріформи, і не занадто дружнє відношення Больцмана до Планка змінилося лише після«атомістичного» висновку останнім законів теплового випромінювання.

Теплове випромінювання.

Інтересдо проблем теплового випромінювання тіл виник у Планка під впливомекспериментальних досліджень, що проводилися в той час у Державному фізико-технічномуінституті (Берлін Шарлоттенбург) і теоретичних робіт Кирхгофа, присвяченихвипромінюванню абсолютно чорного тіла. Кирхгоф довів, що спектральний складрівномірного випромінювання не залежить від природи випромінюючих тіл і в цьомузмісті є універсальним. Це твердження не могло не викликати інтересу Планка,склад розуму якого робив для нього особливо привабливими положення, що несутьриси чогось «абсолютного». З іншого боку, воно відкривало важливі можливостітеоретичного аналізу, оскільки дозволяло, досліджуючи випромінювання, замінятиреальні тіла деякими «моделями». Найбільше простою і тому зручною сталазапропонована Планком модель електричних осциляторів заряджених частинок, щогармонічно коливаються подібно маятникам. Рівняння Максвелла дозволялиобчислити, як осцилятори випромінюють і поглинають електромагнітні хвилі, астатистичні закони Больцмана давали можливість зв'язати особливості коливань зтемпературою. На підставі вищесказаного, можна було, здавалося, точнорозрахувати спектральний склад рівномірного випромінювання. Однак усі спробитакого роду натрапляли на серйозні труднощі у дослідників.

Квант дії.

Спробисамого Планка вирішити цю проблему, описати експериментальні дані єдиноютеоретичною формулою, увінчалися успіхом тільки після того, як він (усуперечусім відомим законам фізики) фактично прийняв, що осцилятор, що коливається зчастотою n, випромінює дискретними порціями (квантами), енергія якихпропорційна частоті Е = hn . Отриману формулу для розподілу енергії у спектріелектромагнітного випромінювання абсолютно чорного тіла Планк доповів 19 грудня1900 на засіданні Берлінського фізичного товариства. Цей день по правуназивають днем народження квантової теорії. Зміни, початок яким він поклав,стали воістину революційними. Їхні масштаби добре розумів і сам Планк, що писавпро квант дії (так він називав множник h, чисельне значення якого ним булознайдено, відомий тепер як «постійна Планка»), що це «... або фіктивнавеличина, і тоді весь висновок закону випромінювання був у принципі помилковимі являв собою всього лише порожню гру у формули, позбавлену змісту, або жвисновок закону випромінювання спирається на деяку фізичну реальність, і тодіквант дії повинний набути фундаментальне значення у фізиці й означає собою щосьзовсім нове і нечуване, що повинно зробити переворот у нашому фізичномумисленні, що ґрунтувалося з часів Лейбніца і Ньютона, які відкрилидиференціальне числення, на гіпотезі безперервності всіх причиннихспіввідношень».

ДляПланка, що, за словами Макса Борна, «від природи був консерватором, нічого немав від революціонера і дуже скептично ставився до спекулятивних міркувань»,було дуже нелегко примиритися з ідеєю дискретності, що суперечила всімтрадиціям класичної теорії. Планк багато років марно намагався перебороти ціпротиріччя. Він з ентузіазмом зустрів появу робіт Э. Шредингера, творцяхвильової механіки, якому в 1928, досягнувши 70 років, передав кафедрутеоретичної фізики в університеті.

Аленавіть залишивши кафедру, Планк продовжував завзято працювати. Він не створивтого, що називають науковою школою, але коло його наукового спілкування булодосить широке. Помітне місце в ньому зайняв Альберт Ейнштейн, для якого в 1913Пруська академія, завдяки ініціативі відомих учених, у тому числі і Планка,відкрила спеціальну кафедру. Двох великих фізиків зблизила і велика любов домузики, і, можливо, їхнє ставлення до ймовірнісної інтерпретації квантовоїмеханіки.

Останні десятиліття.

Останнідесятиліття життя Планка були затьмарені трагічними подіями. Його перша дружина,уроджена Марія Мерк, з якою він одружився в 1885, померла в 1909, залишившичотирьох дітей, троє з який не пережили Першої світової війни (1914-18). У 1916був убитий старший син, що воював у Франції, Карл, у наступні два роки померливід пологів дві його дочки-близнюки. Від першої дружини залишався тільки одинсин Ервін, але і його пережив Планк. У 1944 Ервін був втягнений у змову протиГітлера і страчений.

Планксприйняв прихід фашистів у 1933 до влади в Німеччині як національну трагедію.Людина сформованих поглядів і релігійних переконань, він відкрито виступав узахист єврейських учених, вигнаних зі своїх посад і змушених емігрувати закордон. Будучи президентом Товариства фундаментальних наук кайзера Вільгельма,Планк використовував усі можливості, щоб зберегти німецьку науку, припинитипереслідування вчених-євреїв. Часом його дії «приводили Гітлера в такий раж, щовже нічого не залишалося, як мовчачи усе вислухати і вийти». Надалі Планкзмінив тактику, став більш стриманим і обачної, хоча нацисти, безсумнівно,знали про його погляди.

Планк не дожив кілька місяців досвого дев'яностоліття. Його наукові заслуги, насамперед «відкриття квантовоїенергії», були відзначені Нобелівською премією по фізиці в 1919, обранням в усінімецькі й австрійські академії та в академії багатьох інших країн. Товариство,президентом якого він був багато років, носить тепер його ім'я. Але найбільшвизначним пам'ятником Планку залишиться квантова теорія, батьком якої він можебути названий по праву.

АБСОЛЮТНОЧОРНЕ ТІЛО

Модель

Абсолютно чорне тіло, тіло, щоцілком поглинає все падаюче на нього електромагнітне випромінювання; спектрвипромінювання абсолютно чорного тіла визначається тільки його температурою, ірозподіл енергії в ньому підпорядковується закону Планка випромінювання.Властивостями абсолютно чорного тіла володіє отвір у непрозорому порожнім тілі.

КВАНТОВАТЕОРІЯ

Квантоватеорія поєднує квантову механіку, квантову статистику і квантову теорію поля.

Список литературы

БронМ. Міркування і спогади фізика. М., 1977.

КляусЕ. М., Франкфурт У. І. Макс Планк. 1858-1947. М., 1980.