Μαξ Πλάνκ

Ο Μαξ Πλανκ (Max Karl Ernst Ludwig Planck) ήταν ένας σημαντικός Γερμανός φυσικός και κάτοχος Βραβείου Νόμπελ. Γεννήθηκε στις 23 Απριλίου 1858 στο Κίελο της Γερμανίας και πέθανε στις 4 Οκτωβρίου 1947 στο Γκέτινγκεν. Θεωρείται ως ο πατέρας της Κβαντικής Θεωρίας.

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 Wilhelm Wien πρότεινε τον ομώνυμο νόμο (Νόμος του Wien), 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.

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 Μπόλτζμαν 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.

Στη συνέχεια, ο Πλανκ προσπαθούσε για πολλά χρόνια να συλλάβει το αληθινό νόημα των κβάντων με κλασικούς όρους σκέψεως, αλλά μάταια: «οι πολυετείς άκαρπες προσπάθειές μου να ενσωματώσω με κάποιο τρόπο το κβάντο (h) της δράσεως στην κλασική θεωρία... ...μου προκάλεσαν πολλές φασαρίες». Αρκετά χρόνια μετά, μεγάλοι φυσικοί όπως οι Rayleigh, Jeans, και Lorentz έθεταν h = 0 προκειμένου να ευθυγραμμισθούν με την Κλασική Φυσική, αλλά ο Πλανκ γνώριζε καλά ότι η σταθερά του είχε μία ακριβή μη μηδενική τιμή: «Αδυνατώ να κατανοήσω το πείσμα του Jeans — συνιστά ένα παράδειγμα θεωρητικού που δεν θα έπρεπε να υπάρχει ποτέ, το ίδιο με τον Έγελο στη Φιλοσοφία. Τόσο το χειρότερο για τα γεγονότα, αν αυτοί λαθεύουν.»

Ο Μαξ Μπορν έγραψε για τον Πλανκ: «Από τη φύση του και την οικογενειακή του παράδοση ήταν συντηρητικός, αντιτιθέμενος προς επαναστατικές καινοτομίες και σκεπτικιστής ως προς τις εικασίες. Αλλά η πίστη του στην καταλυτική ισχύ της ορθολογικής σκέψεως που βασίζεται πάνω σε δεδομένα ήταν τόσο δυνατή, ώστε δεν δίστασε να εκφράσει ένα ισχυρισμό που ερχόταν σε αντίθεση με ολόκληρη την παράδοση, επειδή είχε πρώτα ο ίδιος πεισθεί ότι δεν υπήρχε άλλη λύση.»

Μετά την οριστική θεμελίωση της Κβαντομηχανικής, η (στατιστική) «Ερμηνεία της Κοπεγχάγης» των Χάιζενμπεργκ και Πάουλι απορρίφθηκε από τον Πλανκ, όπως είχε ήδη απορριφθεί από τους Σρέντινγκερ και Λάουε. Ο Πλανκ αποκαλούσε «αηδιαστική» τη «μητρομηχανική» του Χάιζενμπεργκ, μολονότι είχε καλύτερη γνώμη για την κυματική Εξίσωση του Σρέντινγκερ, περιμένοντας ότι η Κυματική θα καθιστούσε άχρηστη την καταφυγή στην Κβαντική Φυσική. Η επιστημονική πρόοδος διέψευσε τις προσδοκίες του. Ο Πλανκ πάντως τελικά είχε δίκιο στην παλαιότερη διαπίστωσή του ότι: «Μία νέα αλήθεια στην Επιστήμη δεν επιβάλλεται επειδή οι εχθροί της πείσθηκαν και εξέφρασαν την αλλαγή της γνώμης τους, αλλά κυρίως επειδή οι εχθροί της σιγά-σιγά πεθαίνουν και η νεότερη γενιά διδάσκεται τη νέα αλήθεια από την αρχή.»

Πηγή: www.wikipedia.com