Яка пропозиція зробив німецький фізик м планки. Нобелівські лауреати: Макс Планк. Найпостійніший з фізиків. Механіка деформівних тіл

Видатний французький математик А. Пуанкаре писав: «Квантова теорія Планка є, поза всяким сумнівом, найбільша і найглибша революція, яку натуральна філософія зазнала з часів Ньютона».

Макс Карл Ернст Людвіг Планк народився 23 квітня 1858 в прусській місті Кілі, в родині професора цивільного права Йоганна Юліуса Вільгельма фон Планка й Емми (у дівоцтві Патциг) Планк.

У 1867 році сім'я переїхала в Мюнхен. Планк потім згадував: «У суспільстві моїх батьків і сестер я щасливо провів юні роки». У Королівській Максимилиановской класичної гімназії Макс навчався добре. Рано виявилися і його яскраві математичні здібності: в середніх і старших класах стало звичаєм, що він заміняв хворих вчителів математики. Планк згадував уроки Германа Мюллера, «товариського, проникливого, дотепного людини, який умів на яскравих прикладах пояснювати сенс тих фізичних законів, про які він нам, учням, говорив».

Після закінчення гімназії в 1874 році він протягом трьох років вивчав математику і фізику в Мюнхенському і рік - в Берлінському університетах. Фізику викладав професор Ф. фон Жолли. Про нього, як і про інші, Планк говорив потім, що він у них багато чому навчився і зберігав про них вдячну пам'ять, «проте в науковому відношенні вони були, по суті, людьми обмеженими». Макс вирішив завершувати освіту в Берлінському університеті. Хоча тут він займався у таких корифеїв науки, як Гельмгольц і Кірхгоф, але і тут він не отримав повного задоволення: його засмучувало, що лекції корифеї читали погано, особливо Гельмгольц. Набагато більше він отримав від знайомства з публікаціями цих видатних фізиків. Вони сприяли тому, що наукові інтереси Планка надовго зосереджувалися на термодинаміці.

вчений ступінь доктора Планк отримав в 1879 році, захистивши в Мюнхенському університеті дисертацію «Про другий законі механічної теорії тепла» - другому початку термодинаміки, що затверджує, що жоден безперервний самоподдерживающийся процес не може переносити тепло від більш холодного тіла до більш теплого. Через рік він захистив дисертацію «Рівноважний стан ізотропних тіл при різних температурах», яка принесла йому посаду молодшого асистента фізичного факультету Мюнхенського університету.

Як згадував учений: «Будучи приват доцентом в Мюнхені протягом багатьох років, я марно чекав запрошення в професуру, на що, звичайно, шансів було мало, так як теоретична фізика тоді ще не служила окремим предметом. Тим більш нагальною була потреба так чи інакше висунутися в науковому світі.

З цим наміром я вирішив розробити проблему про сутність енергії, поставлену Геттингенским філософським факультетом на здобуття премії за 1887 рік. Ще до закінчення цієї роботи, навесні 1885 року мене запросили в якості екстраординарного професора теоретичної фізики в Кільський університет. Це здавалося мені порятунком; день, коли министериал директор Альтгоф запросив мене до себе в готель «Мариенбад» і більш докладно повідомив мені умови, я вважав найщасливішим у моєму житті. Хоча в будинку батьків я і вів безтурботне життя, я все-таки прагнув до самостійності ...

Незабаром я переїхав в Кіль; моя Геттінгенського робота була там незабаром закінчена і увінчалася другою премією ».

У 1888 році Планк став ад'юнкт професором Берлінського університету і директором Інституту теоретичної фізики (пост директора був створений спеціально для нього).

У 1896 році Планк зацікавився вимірами, які проводилися в Державному фізико-технічному інституті в Берліні. Експериментальна робота з вивчення спектрального розподілу випромінювання «чорного тіла», виконана тут, привернула увагу вченого до проблеми теплового випромінювання.

На той час існувало дві формули для опису випромінювання «чорного тіла»: одна для короткохвильової частини спектра (формула Вина), інша для довгохвильової (формула Релея). Завдання полягало в тому, щоб зістикувати їх.

«Ультрафіолетовою катастрофою» назвали дослідники розбіжність теорії випромінювання з експериментом. Розбіжність, яке ніяк не вдавалося усунути. Сучасник "ультрафіолетової катастрофи», фізик Лоренц, сумно зауважив: «Рівняння класичної фізики виявилися нездатними пояснити, чому гаснуча піч не випускає жовтих променів поряд з випромінюванням великих довжин хвиль ...»

«Зшити» формули Вина і Релея і вивести формулу, абсолютно точно описує спектр випромінювання абсолютно чорного тіла, вдалося Планку.

Ось як пише про це сам вчений:

«Саме в ту пору всі видатні фізики звернулися, як з експериментальної, так і теоретичного боку, до проблеми розподілу енергії в нормальному спектрі. Однак її вони шукали в направленні подання інтенсивності випромінювання в її залежності від температури, тоді як я підозрював більш глибокий зв'язок в залежності ентропії від енергії. Так як значення ентропії тоді ще не знайшло належного йому визнання, то я анітрохи не хвилювався за використовуваний мною метод і міг вільно і грунтовно проводити свої розрахунки, не побоюючись втручання або випередження з чиєї-небудь сторони.

Так як для незворотності обміну енергії між осциллятором і збудженим їм випромінюванням має особливе значення друга похідна його ентропії по його енергії, то я обчислив значення цієї величини для випадку, що стояв тоді в центрі всіх інтересів віновского розподілу енергії, і знайшов чудовий результат, що для цього випадку зворотна величина такого значення, яку я тут позначив К, пропорційна енергії. Цей зв'язок так приголомшливо проста, що я довгий час визнавав її зовсім загальної і трудився над її теоретичним обґрунтуванням. Однак хиткість такого розуміння скоро виявилася перед результатами нових вимірів. Саме в той час, як для малих значень енергії, або для коротких хвиль, закон Вина відмінно підтвердився також і згодом, для великих значень енергії, або для великих хвиль, встановили спершу Люммер і Прінгсгейм помітне відхилення, а проведені Рубенсом і Ф. Курлбаумом вчинені вимірювання з плавиковий шпат і калійної сіллю виявили зовсім інше, однак знову таки просте ставлення, що величина к пропорційна НЕ енергії, а квадрату енергії при переході до більших значень енергії і довжин хвиль.

Так прямими дослідами були встановлені для функції дві прості кордону: для малих енергій пропорційність (першого ступеня) енергії, для великих - квадрату енергії. Зрозуміло, що так само як будь-який принцип розподілу енергії дає певне значення К, так і будь-яке вираження призводить до певного закону розподілу енергії, і мова йде тепер про те, щоб знайти такий вислів, яке давало б встановлене вимірами розподіл енергії. Але тепер нічого не було природніше, як скласти для загального випадку величину у вигляді суми двох членів: одного першого ступеня, а іншого другого ступеня енергії, так що для малих енергій буде вирішальним перший член, для великих - другий; разом з тим була знайдена нова формула випромінювання, яку я запропонував на засіданні Берлінського фізичного товариства 19 жовтня 1900 року і рекомендував для дослідження.

Наступними вимірами формула випромінювання також підтверджувалася, а саме, тим точніше, ніж до більш тонким методам вимірювання переходили. Однак формула виміру, якщо припускати її абсолютно точну істинність, була сама по собі тільки щасливо вгадати законом, мають тільки формальне значення ».

Планк встановив, що світло повинне випускати і поглинатися порціями, причому енергія кожної такої порції дорівнює частоті коливання помноженої на спеціальну константу, яка дістала назву постійної Планка.

Вчений повідомляє, як наполегливо намагався він ввести квант дії в систему класичної теорії: «Але ця величина [постійна h] виявилася норовливої \u200b\u200bі пручалася усім подібного роду спробам. До тих пір поки її можна вважати нескінченно малою, т е. При високих енергіях і більш тривалих періодах, все було в повному порядку. Але в загальному випадку то там, то тут виникала зяюча тріщина, яка ставала тим більш помітною, ніж більш швидкі коливання розглядалися. Провал всіх спроб перекинути міст через цю прірву не залишив незабаром ніяких сумнівів в тому, що квант дії грає фундаментальну роль в атомної фізики і що з його появою почалася нова епоха в фізичній науці, бо в ньому закладено щось, до того часу нечуване, що покликане радикально змінити на краще наше фізичне мислення, побудоване на понятті безперервності всіх причинних зв'язків з того часу, як Лейбніц і Ньютон створили обчислення нескінченно малих ».

В. Гейзенберг так передає широко відому легенду про роздумах Планка: «Його син Ервін Планк згадував про цей час, що він гуляв зі своїм батьком в Грюневальда, що Планк протягом всієї прогулянки збуджено і хвилюючись розповідав про результат своїх досліджень. Він говорив йому приблизно так: «Або те, чим я займаюся тепер, є абсолютна нісенітниця, або мова йде, може бути, про сам великому відкритті у фізиці з часів Ньютона »».

14 грудня 1900 року Планк на засіданні Німецького фізичного товариства виступив зі своїм історичним доповіддю «До теорії розподілу енергії випромінювання нормального спектра». Він доповів про свою гіпотезу і новою формулою випромінювання. Введена Планком гіпотеза ознаменувала народження квантової теорії, Яка здійснила справжню революцію у фізиці. Класична фізика в протилежність сучасної фізики нині означає «фізика до Планка».

Нова теорія включала в себе, крім постійної Планка, і інші фундаментальні величини, такі як швидкість світла і число, відоме під назвою постійної Больцмана. У 1901 році, спираючись на експериментальні дані по випромінюванню чорного тіла, Планк обчислив значення постійної Больцмана і, використовуючи іншу відому інформацію, отримав число Авогадро (число атомів в одному молі елемента). Виходячи з числа Авогадро, Планк зумів з найвищою точністю знайти електричний заряд електрона.

Позиції квантової теорії зміцнилися в 1905 році, коли Альберт Ейнштейн скористався поняттям фотона - кванта електромагнітного випромінювання. Ще через два роки Ейнштейн ще більше зміцнив положення квантової теорії, скориставшись поняттям кванта для пояснення загадкових розбіжностей між теорією і експериментальними вимірами питомої теплоємності тел. Ще одне підтвердження теорії Планка надійшло в 1913 році від Бора, що застосував квантову теорію до будови атома.

У 1919 році Планк був удостоєний Нобелівської премії з фізики за 1918 рік «в знак визнання його заслуг у справі розвитку фізики завдяки відкриттю квантів енергії». Як заявив А.Г. Екстранд, член Шведської королівської академії наук на церемонії вручення премії, «теорія випромінювання Планка - найяскравіша з дороговказних зірок сучасного фізичного дослідження, і пройде, наскільки можна судити, ще чимало часу, перш ніж вичерпаються скарби, які були здобуті його генієм». У нобелівської лекції, прочитаної в 1920 році, Планк підбив підсумок своєї роботи і визнав, що «введення кванта ще не привело до створення справжньої квантової теорії».

До числа інших його досягнень відноситься, зокрема, запропонований ним висновок рівняння Фоккера-Планка, що описує поведінку системи частинок під дією невеликих випадкових імпульсів.

У 1928 році у віці сімдесяти років Планк вийшов в обов'язкову формальну відставку, але не порвав зв'язків з Товариством фундаментальних наук кайзера Вільгельма, президентом якого він став в 1930 році. І на порозі восьмого десятиліття він продовжував дослідницьку діяльність.

Після приходу в 1933 році Гітлера до влади Планк не раз публічно виступав на захист єврейських учених, вигнаних зі своїх посад і змушених емігрувати. Надалі Планк став більш стриманим і зберігав мовчання, хоча нацисти, безсумнівно, знали про його погляди. Як патріот, люблячий батьківщину, Він міг тільки молитися про те, щоб німецька нація знову знайшла нормальне життя. Він продовжував служити в різних німецьких вчених товариства, в надії зберегти хоч якусь дещицю німецької науки і освіти від повного знищення.

Планк жив в передмісті Берліна - Грюневальд. В його будинку, розташованому по сусідству з чудовим лісом, було просторо, затишно, на всьому лежала печать шляхетної простоти. Величезна, любовно і вдумливо підібрана бібліотека. Музична кімната, де господар пригощав своєю вишуканою грою великих і невеликих знаменитостей.

Його перша дружина, уроджена Марія Мерк, з якої він одружився в 1885 році, народила йому двох синів і двох дочок близнюків. З нею Планк щасливо прожив більше двадцяти років. У 1909 році вона померла. Це був удар, від якого вчений довго не міг оговтатися.

Двома роками пізніше він одружився зі своєю племінницею Марге фон Хесслін, від якої у нього теж народився син. Але з того часу нещастя переслідували Планка. Під час Першої світової війни загинув під Верденом один з його синів, а в наступні роки обидві його дочки померли при пологах. Другий син від першого шлюбу був страчений в 1944 році за участь у невдалому змові проти Гітлера. Будинок і особиста бібліотека вченого загинули під час повітряного нальоту на Берлін.

Сили Планка були підірвані, все більше страждань завдавав артрит хребта. Деякий час вчений перебував в університетській клініці, а потім переїхав до однієї зі своїх племінниць.

Помер Планк в Геттінгені 4 жовтня 1947, за шість місяців до свого дев'яностоліття. На його могильній плиті вибиті тільки ім'я і прізвище і чисельне значення постійної Планка.

На честь його вісімдесятиріччя одна з малих планет була названа Планкіаной, а після закінчення Другої світової війни Товариство фундаментальних наук кайзера Вільгельма було перейменовано в Товариство Макса Планка.

У вашому браузері відключений Javascript.
Щоб зробити розрахунки, Вам потрібно включити елементи ActiveX!

Видатний німецький фізик Макс Планк вніс величезний внесок в розвиток квантової теорії, зумовивши тим самим основний напрямок становлення фізики XX століття.

З ранніх років Планк виховувався в інтелектуально розвиненою, освіченою і начитаною сім'ї: прадід Готліб Планк і дід Генріх Планк були професорами теології, батько - професором правознавства.

Рішення присвятити життя фізиці далося майбутньому вченому непросто: крім природничих дисциплін, Планка приваблювала музика і філософія. Вивчення фізики проходило в Берліні і Мюнхені. Після захисту дисертації вчений викладав в Кілі та Берліні.

Дослідження Планка були присвячені головним чином питань термодинаміки. Вчений став відомий після пояснення спектру «абсолютно чорного тіла», що і стало основою розвитку квантової фізики. Під абсолютно чорним тілом мається на увазі предмет, випромінювання якого залежить тільки від температури і видимої площі поверхні. Планк, на противагу теоріям Ньютона і Лейбніца, ввів концепцію про квантову природу випромінювання: випромінювання випускається і поглинається квантами з енергією кожного кванта, рівній Е \u003d h ∙ v, де h - постійна Планка. Результатом цього нововведення стало отримання правильної формули спектральної щільності випромінювання чорного тіла, нагрітого до температури Т. Постійна ж Планка прикрасила і надгробну плиту свого творця.

Застосовуючи релятивістські методи, Планк зробив ключове відкриття - ввів уявлення про імпульс фотона. Пізніше це відкриття Планка була поширена де Бройлем на всі частинки і стало основним елементом квантової фізики.

За внесок в розвиток квантової фізики Планк в 1918 р отримав Нобелівську премію.

Значний внесок зробив учений в розгляд класичної механіки як граничного випадку квантової. Беручи участь в Сольвеєвський конгресах, Планк ділився своїм досвідченим думкою з питань проблем сучасної фізики.

Серед інших досягнень Планка можна не відзначити запропонований ним висновок рівняння Фоккера-Планка, що описує поведінку системи частинок під дією невеликих випадкових імпульсів.

Важким випробуванням для вченого став фашистський режим в Німеччині. З одного боку, Планк приймав всі наукові та культурні досягнення великої країни і не переставав працювати на благо вітчизняної науки, з іншого ж боку, вчений не міг змиритися з політикою винищення, що проводиться рейхом, і неодноразово намагався переконати Гітлера в неможливості Халак. Фашизм приніс Планку і чимало особистих трагедій: в 1944 р син вченого Ервін був страчений за участь в змові проти Гітлера.

Величезний вплив на Планка справила теорія відносності Ейнштейна. Вчений повністю підтримав ейнштейнівської концепцію, що і сприяло ухваленню цієї теорії фізиками.

Міг пишатися Планк і своїми учнями, впевнено продовжували справу свого наставника і робили власні відкриття. Одним з відомих учнів фізика був Моріц Шлік. Історія Шліка цікава її балансуванням на межі двох абсолютно не зв'язаних наук - фізики і філософії. Дисертація Шліка була захищена з фізики, а все подальше життя він присвятив філософії, сформувавши ідейний центр неопозитивізму. Шлік був застрелений в університеті своїм студентом-психопатом.

Ім'я Планка донині живе в багатьох предметах і явищах: крім змінної Планка, існують також формула Планка і Товариство Макса Планка. Один їх кратерів на Місяці, а також супутник космічного агентства носить ім'я вченого.

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Повне ім'я німецького вченого - Макс Карл Ернст Людвіг Планк. Багато років поспіль він був одним з керівників німецького наукового співтовариства. Йому належить відкриття квантової гіпотези. Фізик вивчав термодинаміку, теорію квантів і теплового випромінювання. Роботи вченого роблять його основоположником квантової фізики. Один з небагатьох, хто посмів виступати на захист євреїв в період нацизму в Німеччині. До кінця днів залишався вірним науці і займався нею, поки дозволяло здоров'я.

Дитинство і юність

Макс Планк з'явився на світ 23 квітня 1858 в місті Кілі. Його предки були з старого дворянського роду. Його дід (Heinrich Ludwig Planck) і прадід (Gottlieb Jakob Planck) викладали теологію в університеті Геттінгена.

Embed from Getty Images Вчений Макс Планк

Батько Макса Вільгельм Планк - юрист і професор права в університеті Кіля. Він був двічі одружений. У першому шлюбі з'явилися двоє дітей. Другий раз він одружився на матері Макса Еммі Патциг, у шлюбі з якою народилися п'ятеро дітей. Вона була з пасторської сім'ї і до зустрічі з Вільгельмом Планком жила в місті Грайфсвальд.

До 10 років Макс жив в Кілі. У 1867 році батько отримує запрошення на професорську посаду в Мюнхенський університет, і сім'я переїжджає в столицю Баварії. Тут хлопчика віддають в Максиміліанівській гімназію, де він значиться в рядах кращих учнів класу.

Великий вплив на юного Планка надає вчитель математики Герман Мюллер. Від нього він вперше дізнається, що таке закон збереження енергії. Макс показує блискучі математичні дані. Заняття в гімназії закріпили в ньому інтерес до науки, зокрема до вивчення законів природи.

Архів Товариства Макса Планка

Ще одним дитячим захопленням Планка стала музика. Він співав у хорі хлопчиків, грав на кількох інструментах і багато займався за роялем. У свій час вивчав теорію музики і навіть пробував складати, але прийшов до висновку, що композитор з нього не вийде. До закінчення школи Планк вже сформував свої пристрасті.

В молодості він хотів присвятити себе музиці, ставши піаністом. Мріяв займатися філологією, виявляв великий інтерес до фізики та математики. В результаті Макс вибрав точні науки і вступив до Мюнхенського університету. Будучи студентом, не залишає музику. Його можна було бачити музицирующих на органі в студентській церкви. Він керував невеликим хором і диригував оркестром.

Батько радить Максу звернутися до професора Філіпа фон Жолли, щоб той допоміг йому зануритися у вивчення теоретичної фізики. Професор умовляв студента відмовитися від цієї ідеї, тому що, на його думку, дана наука близька до завершення. За його словами, нових відкриттів вже чекати не варто, основні дослідження зроблені.

вікіпедія

Однак Планк не здається. Йому не потрібні відкриття, він бажає розібратися в основах фізичної теорії і хотів би по можливості їх поглибити. Студент починає відвідувати лекції з експериментальної фізики Вільгельма фон Беца. Разом з професором Філіпом фон Жолли проводить дослідження про проникності нагрітої платини для водню. Макса можна бачити на заняттях в аудиторіях професорів - математиків Людвіга Зейделя і Густава Бауера.

Після знайомства з відомим фізиком Германом Гельмгольцем Планк їде здобувати освіту в Берлінський університет. Він відвідує лекції математика Карла Вейерштрасса. Вивчає роботи професорів Гельмгольца і Густава Кіргофа, які бере для себе за зразок для наслідування за майстерністю викладу складного матеріалу. Після ознайомлення з працями Рудольфа Клазіуса з теорії теплоти вибирає для себе новий напрямок для досліджень - термодинаміку.

наука

У 1879 році Планк отримує вчений ступінь доктора після захисту дисертації про другому початку термодинаміки. У своїй роботі фізик доводить, що при самопідтримується процесі тепло не переноситься від холодного тіла до більш теплого. У наступному році він пише ще одну роботу з термодинаміки і отримує посаду молодшого асистента на фізичному факультеті в університеті Мюнхена.

Embed from Getty Images Макс Планк на зустрічі в Товаристві кайзера Вільгельма

У 1885 році Планк стає ад'юнкт-професором в Кільському університеті. Його дослідження вже стали приносити йому дивіденди у вигляді міжнародного визнання. Через 3 роки вченого запрошують до Берлінського університету, де він також знаходиться на посаді ад'юнкт-професора. Разом з цим отримує пост директора Інституту теоретичної фізики. У 1892 році Макс Планк стає дійсним професором.

Через 4 роки вчений починає займатися дослідженнями теплового випромінювання тіл. За теорією Планка електромагнітне випромінювання не може бути безперервним. Воно йде окремими квантами, величина яких залежить від випромінюваної частоти. Макс Планк виводить формулу розподілу енергії в спектрі абсолютного чорного тіла.

У грудні 1900 фізик на засіданні Берлінського вченої ради доповідає про своє відкриття і дає початок новому напрямку - квантової теорії. Уже в наступному році на основі формули Планка обчислюється значення постійної Больцмана. Планку вдається отримати постійну Авогадро - число атомів в одному молі, і вчений встановлює величину заряду електрона з високим ступенем точності.

Embed from Getty Images Макс Планк і Альберт Ейнштейн

Згодом сприяв зміцненню квантової теорії.

У 1919 році вчений Макс Планк отримує Нобелівську премію 1918 роки за відкриття квантів енергії і розвиток фізики.

У 1928-му він іде у відставку, але продовжує співпрацювати з Товариством фундаментальних наук кайзера Вільгельма. Через 2 роки нобелівський лауреат стає його президентом.

Релігія і філософія

Макс План виховувався в лютеранському дусі, і для нього завжди на першому місці знаходилися цінності релігії. Кожен раз за обідом він вимовляв молитву. Відомо, що з 1920 року і до кінця життя служив пресвітером.

Вчений був проти об'єднання науки і релігії. Під його критику потрапляли астрологія, теософія, спіритуалізм і інші модні напрямки. При цьому він вважав, що наука і релігія рівноцінні за своєю значимістю.

Embed from Getty Images Макс Планк в бібліотеці

Його лекція «Релігія і природознавство» від 1937 року користувалася популярністю, що відбилося в її неодноразових публікаціях згодом. Текст став відображенням подій в країні, яка перебувала під владою фашистів.

Планк жодного разу не називає ім'я і вимушений постійно спростовувати чутки про зміну своєї віри. Вчений підкреслював, що він не вірить в особистісного бога, але при цьому залишається релігійним.

Особисте життя

У перший раз Макс Планк одружився на подрузі дитинства Марії Мерк в 1885 році. У шлюбі народилися четверо дітей: двоє синів і дочки-близнюки. Він любив свою сім'ю, був турботливим чоловіком і батьком. У 1909 році дружина вмирає. Через 2 роки вчений намагається вдруге влаштувати своє особисте життя і робить пропозицію племінниці Марге фон Хесслін. Жінка дарує Максу Планку ще одного сина.

Embed from Getty Images Портрет Макса Планка

У біографії вченого настає чорна смуга. Старший син гине в Першу світову війну, в 1916-м, а дочки вмирають при пологах в 1917 і 1918 роках. Другий син від першого шлюбу був страчений на початку 1945-го за участь в змові проти, незважаючи на прохання відомого батька.

Нацисти знали про погляди Макса Планка. Під час візиту до Гітлера, коли фізик очолював Товариство фундаментальних наук кайзера Вільгельма, він звернувся до нього з проханням не переслідувати вчених-євреїв. Гітлер гнівно йому в обличчя висловив все, що думає про єврейської нації. Після цього Планк зберігав мовчання і намагався бути стриманим у своїх думках.

Взимку 1944 року, після нальоту авіації армії союзників, будинок вченого повністю згорів. У вогні знищено рукописи, щоденники, книги. Він переїздить до одного Карлу штиль в Рогец під Магдебургом.

Пам'ятник Максу Планку / Mutter Erde, Вікіпедія

У 1945 році, під час лекції в Касселі, професор мало не гине під бомбами. У квітні тимчасовий будинок подружжя Планк теж був зруйнований під авіаударами. Вчений і дружина йдуть в ліс, потім живуть у молочника. Здоров'я Планка погіршувався - загострився артрит хребта, і він ходив з великими труднощами.

На прохання професора Роберта Поля за нобелівським лауреатом відправляються американські військові і вивозять його в безпечний Геттінген. П'ять тижнів він перебуває на лікарняному ліжку, а потім, після одужання, приступає до роботи: читає лекції.

смерть

У липні 1946 року чоловік поїхав в Англію на святкування 300-річного ювілею. Цікавий факт: Вчений був на заході єдиним представником від Німеччини. Незадовго до смерті фізика Суспільство кайзера Вільгельма перейменовують в Товариство Макса Планка, відзначивши тим самим ще раз його внесок в науку.

Інстаграм

Він продовжує виступати з лекціями. У Бонні вчений захворів двостороннім запаленням легенів, але зумів перемогти хворобу. У березні 1947 року він в останній раз виступає перед студентами. У жовтні цього ж року стан макc Планка різко погіршився, і він помер. Причина смерті - інсульт. Він не дожив до свого 90-річчя півроку. Могила нобелівського лауреата знаходиться на кладовищі Геттінгена.

Після себе вчений залишив рукописи, книги, фотографії - спадщина, яке безцінне і продовжує нести безкорисливе служіння науці.

Нагороди і премії

• 1914 - Медаль Гельмгольца
• 1915 - Орден «За заслуги в науці і мистецтві»
• 1918 - Нобелівська премія з фізики
• 1927 - Медаль Лоренца
• 1927 - Медаль Франкліна
• 1928 - Adlerschild des Deutschen Reiches
• 1929 - Медаль Макса Планка
• 1929 - Медаль Коплі
• 1932 - Медаль і премія Гутрі
• 1933 - Медаль Гарнака
• 1945 - Премія Гете

Німецький фізик Макс Карл Ернст Людвіг Планк народився в м Кілі (належав тоді Пруссії), в сім'ї професора цивільного права Йоганна Юліуса Вільгельма фон Планка, професора цивільного права, і Емми (у дівоцтві Патциг) Планк. У дитинстві хлопчик вчився грати на фортепіано і органі, виявляючи неабиякі музичні здібності. У 1867 р сім'я переїхала в Мюнхен, і там П. вступив до Королівської Максиміліанівській класичну гімназію, де чудовий викладач математики вперше пробудив у ньому інтерес до природничих і точних наук. Після закінчення гімназії в 1874 він збирався було вивчати класичну філологію, пробував свої сили в музичної композиції, Але потім віддав перевагу фізиці.

Протягом трьох років П. вивчав математику і фізику в Мюнхенському і рік - в Берлінському університетах. Один з його професорів в Мюнхені, фізик-експериментатор Філіп фон Жолли, виявився поганим пророком, коли порадив молодому П. обрати іншу професію, так як, за його словами, у фізиці не залишилося нічого принципово нового, що можна було б відкрити. Ця точка зору, широко поширена в той час, виникла під впливом надзвичайних успіхів, яких вчені в XIX в. досягли у примноженні наших знань про фізичні і хімічні процеси.

Під час перебування свою в Берліні П. придбав більш широкий погляд на фізику завдяки публікаціям видатних фізиків Германа фон Гельмгольца і Густава Кірхгофа, а також статтями Рудольфа Клаузіуса. Знайомство з їх працями сприяло тому, що наукові інтереси П. надовго зосереджувалися на термодинаміці - області фізики, в якій на основі невеликого числа фундаментальних законів вивчаються явища теплоти, механічної енергії і перетворення енергії. Вчений ступінь доктора П. отримав в 1879 р, захистивши в Мюнхенському університеті дисертацію про другому початку термодинаміки, що затверджує, що жоден безперервний самоподдерживающийся процес не може переносити тепло від більш холодного тіла до більш теплого.

На наступний рік П. написав ще одну роботу з термодинаміки, яка принесла йому посаду молодшого асистента фізичного факультету Мюнхенського університету. У 1885 р він став ад'юнкт-професором Кільського університету, що зміцнило його незалежність, зміцнило фінансове становище і надало більше часу для наукових досліджень. Роботи П. з термодинаміки і її додатків до фізичної хімії та електрохімії здобули йому міжнародне визнання. У 1888 р він став ад'юнкт-професором Берлінського університету і директором Інституту теоретичної фізики (пост директора був створений спеціально для нього). Повним (дійсним) професором він став в 1892 р

З 1896 р П. зацікавився вимірами, які проводилися в Державному фізико-технічному інституті в Берліні, а також проблемами теплового випромінювання тіл. Будь-яке тіло, що містить тепло, випускає електромагнітне випромінювання. Якщо тіло досить гаряче, то це випромінювання стає видимим. При підвищенні температури тіло спочатку розжарюється до червоного, потім стає оранжево-жовтим і, нарешті, білим. Випромінювання випускає суміш частот (у видимому діапазоні частота випромінювання відповідає кольору). Однак випромінювання тіла залежить не тільки від температури, але і до деякої міри від таких характеристик поверхні, як колір і структура.

В якості ідеального зразка для вимірювання і теоретичних досліджень фізики взяли уявне абсолютна чорне тіло. За визначенням, абсолютно чорним називається тіло, яке поглинає все падаюче на нього випромінювання і нічого не відображає. Випромінювання, що випускається абсолютно чорним тілом, залежить тільки від його температури. Хоча такого ідеального тіла не існує, таким собі наближенням до нього може служити замкнута оболонка з невеликим отвором (наприклад, належним чином сконструйована піч, стінки і вміст якої знаходяться в рівновазі при одній і тій же температурі).

Один із доказів чернотельних характеристик такої оболонки зводиться до наступного. Випромінювання, що падає на отвір, потрапляє в порожнину і, відбиваючись від стінок, частково відбивається і частково поглинається. Оскільки ймовірність того, що випромінювання в результаті численних відображень вийде через отвір назовні, дуже мала, воно практично повністю поглинається. Випромінювання, що бере початок в порожнині і виходить з отвору, прийнято вважати еквівалентним випромінювання, що випускається майданчиком розміром з отвір на поверхні абсолютно чорного тіла при температурі порожнини і оболонки. Готуючи власні дослідження, П. прочитав роботу Кірхгофа про властивості такої оболонки з отвором. Точне кількісне опис спостережуваного розподілу енергії випромінювання в цьому випадку отримало назву проблеми чорного тіла.

Як показали експерименти з чорним тілом, графік залежності енергії (яскравості) від частоти або довжини хвилі є характеристичною кривою. При низьких частотах (великих довжинах хвиль) вона притискається до осі частот, потім на деякій проміжній частоті досягає максимуму (пік з округлою вершиною), а потім при більш високих частотах (коротких довжинах хвиль) спадає. При підвищенні температури крива зберігає свою форму, але зсувається в бік більш високих частот. Були встановлені емпіричні співвідношення між температурою і частотою піку на кривій випромінювання чорного тіла (закон зміщення Віна, названий так на честь Вільгельма Вина) і між температурою і всієї випромінювань енергією (закон Стефана - Больцмана, названий так на честь австрійських фізиків Йозефа Стефана і Людвіга Больцмана ), але нікому не вдавалося вивести криву випромінювання чорного тіла з основних принципів, відомих в той час.

Провину вдалося отримати напівемпіричну формулу, яку можна підігнати так, що вона добре описує криву при високих частотах, але невірно передає її хід при низьких частотах. Дж. У. Стретт (лорд Релей) і англійський фізик Джеймс Джинс застосували принцип рівного розподілу енергії по частотах коливань осциляторів, укладених в просторі чорного тіла, і прийшли до іншою формулою (формулою Релея - Джинса). Вона добре відтворювала криву випромінювання чорного тіла при низьких частотах, але розходилася з нею на високих частотах.

П. під впливом теорії електромагнітної природи світла Джеймса Клерка Максвелла (опублікованій в 1873 р і підтвердженої експериментально Генріхом Герцем в 1887 р) підійшов до проблеми чорного тіла з точки зору розподілу енергії між елементарними електричними осцилляторами, фізична форма яких ніяк конкретизується. Хоча на перший погляд може здатися, що обраний ним метод нагадує висновок Релея - Джинса, П. відкинув деякі з прийнятих цими вченими припущень.

У 1900 р, після тривалих і наполегливих спроб створити теорію, яка задовільно пояснювала б експериментальні дані, П. вдалося вивести формулу, яка, як виявили фізики-експериментатори з Державного фізико-технічного інституту, Узгоджувалася з результатами вимірів з чудовою точністю. Закони Вина і Стефана - Больцмана також слідували з формули Планка. Однак для виведення своєї формули йому довелося ввести радикальне поняття, що йде врозріз з усіма встановленими принципами. Енергія планківських осциляторів змінюється не безперервно, як слід було б з традиційної фізики, а може приймати тільки дискретні значення, що збільшуються (або зменшуються) кінцевими кроками. Кожен крок по енергії дорівнює деякої постійної (званої нині постійної Планка), помноженої на частоту. Дискретні порції енергії згодом отримали назву квантів. Введена П. гіпотеза ознаменувала народження квантової теорії, яка здійснила справжню революцію у фізиці. Класична фізика в протилежність сучасної фізики нині означає «фізика до Планка».

П. аж ніяк не був революціонером, і ні він сам, ні інші фізики не усвідомлювали глибокого значення поняття «квант». Для П. квант був всього лише засобом, що дозволив вивести формулу, що дає задовільний згоду з кривою випромінювання абсолютно чорного тіла. Він неодноразово намагався досягти згоди в рамках класичної традиції, але безуспішно. Разом з тим він із задоволенням відзначив перші успіхи квантової теорії, що послідували майже негайно. Його нова теорія включала в себе, крім постійної Планка, і інші фундаментальні величини, такі, як швидкість світла і число, відоме під назвою постійної Больцмана. У 1901 р, спираючись на експериментальні дані по випромінюванню чорного тіла, П. обчислив значення постійної Больцмана і, використовуючи іншу відому інформацію, отримав число Авогадро (число атомів в одному молі елемента). Виходячи з числа Авогадро, П. зумів з чудовою точністю знайти електричний заряд електрона.

Позиції квантової теорії зміцнилися в 1905 р, коли Альберт Ейнштейн скористався поняттям фотона - кванта електромагнітного випромінювання - для пояснення фотоефекту (випускання електронів поверхнею металу, що освітлюється ультрафіолетовим випромінюванням). Ейнштейн припустив, що світло має двоїсту природу: він може вести себе і як хвиля (в ніж нас переконує вся попередня фізика), і як частка (про що свідчить фотоелектричний ефект). У 1907 р Ейнштейн ще більше зміцнив положення квантової теорії, скориставшись поняттям кванта для пояснення загадкових розбіжностей між прогнозами теорії та експериментальними вимірами питомої теплоємності тіл - кількості тепла, необхідного для того, щоб підняти на один градус температуру однієї одиниці маси твердого тіла.

Ще одне підтвердження потенційної потужності введеної П. новації надійшло в 1913 р від Нільса Бора, що застосував квантову теорію до будови атома. У моделі Бора електрони в атомі могли перебувати тільки на певних енергетичних рівнях, Які визначаються квантовими обмеженнями. Перехід електронів з одного рівня на інший супроводжується виділенням різниці енергій у вигляді фотона випромінювання з частотою, рівній енергії фотона, поділеній на постійну Планка. Тим самим отримували квантове пояснення характеристичні спектри випромінювання, що випускається збудженими атомами.

У 1919 р П. був удостоєний Нобелівської премії з фізики за 1918 г. «в знак визнання його заслуг у справі розвитку фізики завдяки відкриттю квантів енергії». Як заявив А.Г. Екстранд, член Шведської королівської академії наук, на церемонії вручення премії, «теорія випромінювання П. - найяскравіша з дороговказних зірок сучасного фізичного дослідження, і пройде, наскільки можна судити, ще чимало часу, перш ніж вичерпаються скарби, які були здобуті його генієм» . У Нобелівській лекції, прочитаної в 1920 р, П. підвів підсумок своєї роботи і визнав, що «введення кванта ще не привело до створення справжньої квантової теорії».

20-е рр. стали свідками розвитку Ервін Шредінгер, Вернером Гейзенбергом, П.А.М. Дираком і іншими квантової механіки - оснащеної складним математичним апаратом квантової теорії. П. не припала до душі нова імовірнісна інтерпретація квантової механіки, і, подібно до Ейнштейну, він намагався примирити передбачення, засновані тільки на принципі ймовірності, з класичними ідеями причинності. Його сподіванням не судилося збутися: імовірнісний підхід встояв.

Внесок П. в сучасну фізику не вичерпується відкриттям кванта і постійною, що носить нині його ім'я. Сильне враження на нього справила спеціальна теорія відносності Ейнштейна, опублікована в 1905 р Повна підтримка, надана П. нової теорії, В чималій мірі сприяла прийняттю спеціальної теорії відносності фізиками. До числа інших його досягнень відноситься запропонований ним висновок рівняння Фоккера - Планка, що описує поведінку системи частинок під дією невеликих випадкових імпульсів (Адріан Фоккер - нідерландський фізик, удосконалив метод, вперше використаний Ейнштейном для опису броунівського руху - хаотичного зиґзаґоподібного руху найдрібніших частинок, зважених в рідини). У 1928 р у віці сімдесяти років Планк вийшов в обов'язкову формальну відставку, але не порвав зв'язків з Товариством фундаментальних наук кайзера Вільгельма, президентом якого він став в 1930 р І на порозі восьмого десятиліття він продовжував дослідницьку діяльність.

Особисте життя П. була відзначена трагедією. Його перша дружина, уроджена Марія Мерк, з якої він одружився в 1885 р і яка народила йому двох синів і двох дочок-близнят, померла в 1909 р Двома роками пізніше він одружився зі своєю племінницею Марге фон Хесслін, від якої у нього також народився син. Старший син П. загинув в першу світову війну, А в наступні роки обидві його дочки померли при пологах. Другий син від першого шлюбу був страчений в 1944 р за участь в невдалому змові проти Гітлера.

Як людина сформованих поглядів і релігійних переконань, та й просто як справедлива людина, П. після приходу в 1933 р Гітлера до влади публічно виступав на захист єврейських учених, вигнаних зі своїх посад і змушених емігрувати. на наукової конференції він вітав Ейнштейна, відданого анафемі нацистами. Коли П. як президент Товариства фундаментальних наук кайзера Вільгельма наносив офіційний візит Гітлеру, він скористався цією нагодою, щоб спробувати припинити переслідування вчених-євреїв. У відповідь Гітлер вибухнув тирадою проти євреїв взагалі. Надалі П. став більш стриманим і зберігав мовчання, хоча нацисти, безсумнівно, знали про його погляди.

Як патріот, який любить батьківщину, він міг тільки молитися про те, щоб німецька нація знову знайшла нормальне життя. Він продовжував служити в різних німецьких вчених товариства в надії зберегти хоч якусь дещицю німецької науки і освіти від повного знищення. Після того як його будинок і особиста бібліотека загинули під час повітряного нальоту на Берлін, П. і його дружина намагалися знайти притулок в маєтку Рогец неподалік від Магдебурга, де опинилися між відступаючими німецькими військами і наступаючими силами союзних військ. Зрештою подружжя Планк були виявлені американськими частинами і доставлені в безпечний тоді Геттінген.

Помер П. в Геттінгені 4 жовтня 1947 року, за шість місяців до свого 90-річчя. На його могильній плиті вибиті тільки ім'я і прізвище і чисельне значення постійної Планка.

Подібно Бору і Ейнштейну, П. глибоко цікавився філософськими проблемами, пов'язаними з причинністю, етикою і свободою волі, і виступав на ці теми в пресі і перед професійними та непрофесійними аудиторіями. Виконуючий обов'язки пастора (але не мав священицького сану) в Берліні, П. був глибоко переконаний в тому, що наука доповнює релігію і вчить правдивості і поважності.

Через все своє життя П. проніс любов до музики, яка спалахнула в ньому ще в ранньому дитинстві. Чудовий піаніст, він часто грав камерні твори зі своїм другом Ейнштейном, поки той не покинув Німеччину. П. був також захопленим альпіністом і майже кожен свою відпустку проводив у Альпах.

Крім Нобелівської премії, П. був удостоєний медалі Коплі Лондонського королівського товариства (1928) і премії Гете р Франкфурта-на-Майні (1946). Німецьке фізичне товариство назвав на честь нього свою найвищу нагороду медаллю Планка, і сам П. був першим володарем цієї почесної нагороди. На честь його 80-річчя одна з малих планет була названа Планкіаной, а після закінчення Другої світової війни Товариство фундаментальних наук кайзера Вільгельма було перейменовано в Товариство Макса Планка. П. був членом Німецької та Австрійської академій наук, а також наукових товариств і академій Англії, Данії, Ірландії, Фінляндії, Греції, Нідерландів, Угорщини, Італії, Радянського Союзу, Швеції, України та Сполучених Штатів.