Ο Γερμανός φυσικός Μαξ Πλανκ (Karl Marx/Max Planck) γεννήθηκε σαν σήμερα το 1858
 |
| Από αριστερά προς τα δεξιά: W. Nernst, Α. Einstein, Μ. Planck, R.A. Millikan και von Laue σε δείπνο που έδωσε ο von Laue στο Βερολίνο στις 11 Νοεμβρίου 1931 |
Max Karl Ernst Ludwig Planck, (Μαξ Πλανκ) ForMemRS (23 Απριλίου 1858 - 4 Οκτωβρίου 1947) ήταν Γερμανός θεωρητικός φυσικός, του οποίου η ανακάλυψη ενεργειακών κβάντων του χάρισε το Βραβείο Νόμπελ στη Φυσική το 1918.
Ο Πλανκ καταγόταν από οικογένεια πανεπιστημιακών. Ο προπάππος και ο παππούς του ήταν καθηγητές της Θεολογίας στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, ο πατέρας του ήταν καθηγητής της Νομικής στα πανεπιστήμια του Κιέλου και Μονάχου, ενώ ο θείος του Gottlieb Planck ήταν δικαστής και συνέβαλε σημαντικά στην Α' έκδοση του γερμανικού Βιβλίου Ιδιωτικού Δικαίου το 1900, που ακόμα και σήμερα ρυθμίζει όλη τη ιδιωτική ζωή των Γερμανών.
Ο Μαξ Πλανκ ήταν το έκτο παιδί του Johann Julius Wilhelm Planck και το τέταρτο της δεύτερης συζύγου του, Emma Patzig. Το 1867 η οικογένεια μετακόμισε στο Μόναχο και ο Μαξ εγγράφηκε στο περίφημο Königliches Maximilians gymnasium, όπου είχε ως διδάσκαλο τον μαθηματικό Hermann Müller, ο οποίος του δίδαξε επίσης Αστρονομία και Μηχανική. Ο Πλανκ τελείωσε τη μέση εκπαίδευση σε ηλικία 16 ετών, ενώ, όπως και ο Χάιζενμπεργκ, είχε εξαιρετικό ταλέντο στη Μουσική, σε βαθμό που θα μπορούσε να σταδιοδρομήσει και ως επαγγελματίας μουσικός: έπαιζε πιάνο, εκκλησιαστικό όργανο και βιολοντσέλο, τραγουδούσε και συνέθετε τραγούδια και όπερες. Παρόλα αυτά, αποφάσισε να σπουδάσει Φυσική.
Ο καθηγητής της Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου, Philipp von Jolly, τον συμβούλευσε να ακολουθήσει κάποια άλλη επιστήμη, αφού, κατά τη γνώμη του, στη Φυσική όλα σχεδόν είχαν ανακαλυφθεί. Ο Πλανκ του απάντησε ότι δεν επιθυμούσε να ανακαλύψει νέα πράγματα, απλώς να κατανοήσει τα ήδη γνωστά. Ξεκίνησε έτσι τις σπουδές του υπό τον von Jolly το 1874. Μετά από λίγα πειράματα (π.χ. μελέτη της διαχύσεως του υδρογόνου σε υπέρθερμο λευκόχρυσο), ο Πλανκ στράφηκε οριστικά προς τη Θεωρητική Φυσική.
 |
| Οι τρεις νόμοι φασματοσκοπίας του G. Kirchhof: 1. Ένα θερμαινόμενο σώμα συμπυκνωμένης ύλης ή πυκνού καυτού αερίου ακτινοβολεί με συνεχές φάσμα. 2. Ένα θερμαινόμενο αέριο χαμηλής πίεσης εκπέμπει φως με φάσμα που αποτελείται από διακριτές στενές γραμμές. 3. Εάν τοποθετηθεί ένα θερμό αέριο χαμηλής πίεσης στην οπτική διαδρομή ακτινοβολίας ενός θερμότερου αερίου ή ενός θερμού σώματος συμπυκνωμένης ύλης, δημιουργεί γραμμές απορρόφησης στο φάσμα του σώματος που εκπέμπει. Η θέση αυτών των γραμμών στο φάσμα συμπίπτει με τις θέσεις των γραμμών εκπομπής αυτού του αερίου. Το φάσμα φτάνει να αντιστοιχεί περίπου στο φάσμα του Ήλιου |
Το 1877 πήγε στο Βερολίνο για ένα χρόνο μελέτης με τους διάσημους φυσικούς Χέρμαν φον Χέλμχολτζ (Hermann von Helmholtz) και Γκούσταβ Κίρκοφ (Gustav Kirchhoff). Επίσης μελέτησε κοντά στον μαθηματικό Καρλ Βάιερστρας. Βρήκε τις διαλέξεις των Χέλμχολτζ και Κίρκοφ μάλλον βαρετές, ωστόσο απέκτησε φιλία με τον πρώτο. Κυρίως, όμως, μελέτησε μόνος του τα έργα του Ρούντολφ Κλαούζιους (R. Clausius), κάτι που τον οδήγησε να επιλέξει τη θεωρία της θερμότητας ως πεδίο για ειδίκευση.
Τον Φεβρουάριο 1879 ο Πλανκ υπέβαλε τη διδακτορική του διατριβή, που είχε τίτλο Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie («Επί του δεύτερου θεμελιώδους θεωρήματος της μηχανικής θεωρίας της θερμότητας»). Στη συνέχεια δίδαξε για λίγο καιρό Μαθηματικά και Φυσική στο παλιό του γυμνάσιο στο Μόναχο.
Τον Φεβρουάριο 1879 ο Πλανκ υπέβαλε τη διδακτορική του διατριβή, που είχε τίτλο Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie («Επί του δεύτερου θεμελιώδους θεωρήματος της μηχανικής θεωρίας της θερμότητας»). Στη συνέχεια δίδαξε για λίγο καιρό Μαθηματικά και Φυσική στο παλιό του γυμνάσιο στο Μόναχο.
Τον Ιούνιο 1880 παρουσίασε τη διατριβή του επί υφηγεσία (Habilitation) «Καταστάσεις ισορροπίας ισοτροπικών σωμάτων σε διάφορες θερμοκρασίες» (Gleichgewichtszustände isotroper Körper in verschiedenen Temperaturen).
Η ακτινοβολία μέλανος σώματος
Το 1894 ο Πλανκ έστρεψε την προσοχή του στο πρόβλημα της ακτινοβολίας μέλανος σώματος. Είχε αναλάβει να ανακαλύψει για λογαριασμό εταιρειών ηλεκτρισμού τον τρόπο παραγωγής του περισσότερου δυνατού φωτός με λαμπτήρες που θα κατανάλωναν την ελάχιστη ενέργεια. Με το πρόβλημα είχε ήδη ασχοληθεί ο Κίρκοφ το 1859: πώς εξαρτάται η ένταση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπει ένα μέλαν σώμα (ένας τέλειος απορροφητής της ξένης ακτινοβολίας, όπως μία κοιλότητα) από τη συχνότητα της ακτινοβολίας (π.χ. το χρώμα του φωτός) και τη θερμοκρασία του μέλανος σώματος;
Το ζήτημα είχε ήδη μελετηθεί πειραματικά, αλλά ο νόμος Rayleigh-Jeans που εξαγόταν με τη βοήθεια της Κλασικής Φυσικής αποτύγχανε να εξηγήσει την παρατηρούμενη συμπεριφορά σε υψηλές συχνότητες, δίνοντας πυκνότητα ενέργειας αποκλίνουσα προς το άπειρο, από όπου και ο όρος «υπεριώδης καταστροφή». Ο Βίλχελμ Βίεν πρότεινε τον ομώνυμο νόμο (Νόμος του Βίεν), που προέβλεπε με ακρίβεια τη συμπεριφορά σε υψηλές συχνότητες, αλλά αποτύγχανε στις χαμηλές. Στην προσπάθειά του να συμφιλιώσει τη θεωρία με το πείραμα, ο Πλανκ ανακάλυψε τον περίφημο Νόμο του Πλανκ για την ακτινοβολία μέλανος σώματος, που θα συγκλόνιζε την επιστήμη της Φυσικής από τα θεμέλιά της. Ο νόμος πρωτοπαρουσιάσθηκε σε μία συνάντηση της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας, στις 19 Οκτωβρίου 1900, και δημοσιεύθηκε το 1901.
 |
| Η υπεριώδης καταστροφή είναι το σφάλμα στα βραχέα μήκη κύματος του νόμου Rayleigh-Jeans (που απεικονίζεται ως "κλασική θεωρία" στο γράφημα) για την ενέργεια που εκπέμπεται από ένα ιδανικό μαύρο σώμα. Το σφάλμα, πολύ πιο έντονο για μικρά μήκη κύματος, είναι η διαφορά μεταξύ της μαύρης καμπύλης (όπως κλασσικά προβλέπεται από τον νόμο Rayleigh-Jeans ) και της γαλάζιας καμπύλης (η μετρούμενη καμπύλη όπως προβλεπόταν από τον νόμο του Planck ). |
Μία πλήρης θεωρητική θεμελίωση του νόμου ήταν έτοιμη στις 14 Δεκεμβρίου 1900, και απαιτούσε ιδέες από τη Στατιστική Μηχανική. Μέχρι τότε ο Πλανκ απεχθανόταν τη στατιστική ερμηνεία του Δεύτερου Νόμου της Θερμοδυναμικής, τον οποίο εκλάμβανε ως αξίωμα ή αρχή: «... μία πράξη απελπισίας... ήμουν έτοιμος να θυσιάσω οποιαδήποτε από τις προηγούμενες πεποιθήσεις μου σχετικά με τη Φυσική...».
Η θεμελιώδης παραδοχή για να μπορεί να εξαχθεί ο Νόμος του Πλανκ είναι ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να εκπέμπεται μόνο σε κβαντισμένη μορφή, σε «κβάντα» ή «πακέτα», η ποσότητα της ενέργειας που περιείχε το καθένα από τα οποία ήταν υποχρεωτικώς ακέραιο πολλαπλάσιο μιας στοιχειώδους ποσότητας. Στην περίπτωση αυτή, η στοιχειώδης ποσότητα είναι ανάλογη της συχνότητας της ακτινοβολίας,
E = hν,
όπου h μία σταθερά που σήμερα ονομάζεται «σταθερά του Πλανκ» και είναι η θεμελιώδης σταθερά της Κβαντομηχανικής.
Αρχικώς, ο Πλανκ θεωρούσε την κβάντωση, στην οποία είχε υποχρεωθεί, ως «μία καθαρώς τυπική παραδοχή... στην πραγματικότητα δεν τη σκεφτόμουν και πολύ». Μόνο που η παραδοχή αυτή ήταν όχι απλώς αντίθετη, αλλά και ασύμβατη με τη μέχρι τότε Φυσική (που από τότε αποκαλούμε Κλασική Φυσική), και απετέλεσε τη γέννηση της Κβαντικής Φυσικής και το μεγαλύτερο διανοητικό επίτευγμα του Πλανκ (πάντως ο Μπόλτσμαν είχε μιλήσει ήδη από το 1877 σε μία θεωρητική δημοσίευση για την πιθανότητα οι ενεργειακές καταστάσεις ενός φυσικού συστήματος να είναι διακριτές). Προς αναγνώριση αυτού, ο Πλανκ τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1918.
Από τη: Royal Society of Chemistry (RSC) και από τις Wikipedia, the free encyclopedia: Max Planck και Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια : Μαξ Πλανκ
Εικόνα: By Unknown - Nationaal Archief, Den Haag, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20429360
By This work is largely based on Figure 1.7 in the following book: Chromey, Frederick R. (2016) To Measure the Sky: An Introduction to Observational Astronomy, Cambridge University Press, p. 17 , which is monochrome and with arbitrary positions of lines.The spectrum of Sun is based on File:Solar_spectrum_en.svg by User:Nick84The position of colours in the range 420–680 nm are from w:File:CIE_1976_UCS.png by User:Adoniscik, others are arbitrary.Fraunhofer lines are from the spectrum in File:Fraunhofer_lines.svg by User:Cepheiden (but this is derivative work by itself).The present derivative work: Esmu Igors, created with Inkscape. - See "Authors", CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=65526749
By Darth Kule - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10555337
Εικόνα: By Unknown - Nationaal Archief, Den Haag, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20429360
By This work is largely based on Figure 1.7 in the following book: Chromey, Frederick R. (2016) To Measure the Sky: An Introduction to Observational Astronomy, Cambridge University Press, p. 17 , which is monochrome and with arbitrary positions of lines.The spectrum of Sun is based on File:Solar_spectrum_en.svg by User:Nick84The position of colours in the range 420–680 nm are from w:File:CIE_1976_UCS.png by User:Adoniscik, others are arbitrary.Fraunhofer lines are from the spectrum in File:Fraunhofer_lines.svg by User:Cepheiden (but this is derivative work by itself).The present derivative work: Esmu Igors, created with Inkscape. - See "Authors", CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=65526749
By Darth Kule - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10555337
Σαν σήμερα στη ΧΗΜΕΊΑ : 23 Απριλίου