
14 декабря 1900 года. Макс Планк гуляет со своим маленьким сыном по заснеженному Берлину и говорит ему: «Возможно, я совершил открытие столь же важное, как в свое время Исаак Ньютон». В тот же день он выступает на заседании немецкого Физического общества, представляя формулу излучения абсолютно черного тела. Планк еще не подозревает, что этот день войдет в историю как рождение квантовой физики — науки, которая перевернет представления человечества о природе вселенной.
Еще будучи совсем юным, Макс пришел к своему семидесятилетнему наставнику Филиппу Жолли и сказал ему, что решил заняться теоретической физикой. Но физик-экспериментатор Филипп фон Жолли посоветовал Планку избрать другую профессию, так как, по его словам, теоретическая физика в основном закончена. Что ж, если одна физика закончена — нужно начать другую.
Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился 23 апреля 1858 года в немецком городе Киле. Он рос и воспитывался в семье, принадлежащей к старому дворянскому роду. Макс Планк был выходцем из известной дворянской семьи, подарившей Германии выдающихся ученых, юристов, военных и церковных деятелей.
Его отец, Вильгельм Планк, представлял древний дворянский род, многие члены которого были известными деятелями науки и культуры. Дед Макса, Хайнрих Людвиг, как и прадед Готтлиб Якоб, преподавали теологию в Геттингене. Дядя по линии отца являлся знаменитым юристом — одним из создателей принятого в кайзеровскую эпоху Гражданского кодекса. Мать, Эмма Патциг, происходила из церковной семьи — являлась дочерью пастора.
Первые 9 лет жизни Макс Планк провел в Киле. В 1867 году семья переехала в Баварию, поскольку отцу предложили работу профессора юриспруденции в Мюнхенском университете.
Здесь Макс Планк поступил в Королевскую Максимилиановскую классическую гимназию, прекрасные преподаватели которой сумели пробудить в юноше глубокий интерес как к гуманитарным, так и к естественным и точным наукам.
Большое влияние на юного Планка оказал учитель математики Герман Мюллер. От него он впервые узнал о том, что такое закон сохранения энергии. Макс показывал блестящие математические данные. Занятия в гимназии закрепили в нем интерес к науке, в частности к изучению законов природы.
Будущий ученый не сразу пришел к выбору своей профессии. В детстве Планк серьезно увлекался музыкой, пел в церковном хоре, играл на нескольких музыкальных инструментах и много занимался за роялем, изучал теорию музыки и имел все шансы прославиться в качестве пианиста. Во время обучения в гимназии Планк увлекался и гуманитарными, и естественными науками. Всерьез думал о филологии.
Однако многочисленные часы, проведенные за роялем, начали отступать на второй план. На первый вышли физика и математика. После окончания гимназии Макс Планк некоторое время колебался, выбирая между филологией, музыкой, где он обнаружил незаурядные способности, и физикой.
Вот как писал сам Планк о себе юном в «Научной автобиографии»: «С юности меня вдохновило на занятие наукой осознание того отнюдь не самоочевидного факта, что законы нашего мышления совпадают с закономерностями, имеющими место в процессе получения впечатлений от внешнего мира, и что, следовательно, человек может судить об этих закономерностях при помощи чистого мышления».
В лаборатории Жолли Планк познакомился с Германом Гельмгольцем, знаменитым физиком, профессором Берлинского университета. Юноша решил продолжить образование в Берлине, где провёл два семестра 1877/78 учебного года. Здесь его наставниками стали Гельмгольц и Густав Кирхгоф; он также посещал лекции математика Карла Вейерштрасса.
Впрочем, Планк был разочарован лекциями по физике, поэтому принялся за тщательное изучение оригинальных работ Гельмгольца и Кирхгофа, которые считал образцом для подражания в плане мастерства и ясности изложения.
После ознакомления с трудами Рудольфа Клаузиуса по теории теплоты он выбрал для себя новое направление для исследований — термодинамику. В 1879 году Планк получил ученую степень доктора после защиты диссертации о втором начале термодинамики.
Такой случай представился весной 1885 года, когда молодой учёный получил предложение занять место экстраординарного профессора теоретической физики в Кильском университете. Он с радостью согласился, хотя, как признавался впоследствии, этим назначением он был обязан не столько признанию своих научных трудов, сколько протекции отца.
В 1885 году Макс Планк женился на подруге детства Марии Мерк. В браке родились четверо детей: два сына и дочери-близнецы. Он любил свою семью, был заботливым мужем и отцом.
В 1888 году ему была предложена должность экстраординарного профессора в Берлинском университете, а с 1892 года Макс Планк становится действительным профессором. Через четыре года ученый начинает заниматься исследованиями теплового излучения тел.
К берлинскому периоду относится высшее научное достижение Планка. В середине 1890-х годов он занялся проблемой теплового излучения и в конце 1900 года достиг решающего успеха: получил правильную формулу для распределения энергии в спектре абсолютно чёрного тела.
В истории физики изучение теплового излучения имело решающее значение. Именно оно привело к возникновению теории квантов. Ранее ни одна из существующих теорий не могла объяснить получаемые экспериментальные результаты по излучению абсолютно черного тела.
Полученная Планком формула позволяла правильно рассчитать кривые излучения, но для этого ему пришлось допустить, что испускающие лучи атомы отдают энергию не сплошным потоком, а маленькими неделимыми порциями, которые ученый назвал «квантами энергии».
Ученый выдвинул физическую постоянную (h) для описания закона распределения энергии в спектре абсолютно черного тела, позже получившую название постоянной Планка — это основная константа квантовой теории, которая связывает величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой.
Квантовая гипотеза немецкого учёного, глубокий смысл которой вскрылся лишь много позже, ознаменовала рождение квантовой физики. Новая теория, придуманная Планком, радикально расходилась с бытовавшими тогда представлениями о природе электромагнитных волн, ведь все волновые процессы считались абсолютно непрерывными.
«Мои тщетные попытки как-то ввести квант действия в классическую теорию продолжались в течение ряда лет и стоили мне немалых трудов», — писал Планк. Сам же ученый писал, что и не помышлял о создании новой науки, а лишь хотел подробнее исследовать излучение абсолютно черного тела, но его работы дали неожиданный результат.
Сам Планк впоследствии называл ввод квантов «актом отчаяния», вызванным тем, что «теоретическое объяснение должно быть найдено любой ценой, сколь высокой она ни была бы».
В 1919 году Максу Планку была присуждена Нобелевская премия с формулировкой «в знак признания услуг, которые он оказал физике своим открытием квантов энергии». В 1920-м ученый прочитал в Стокгольме лекцию «Возникновение и постепенное развитие теории квантов».
Планк был одним из первых, кто принял и всецело поддержал теорию относительности Эйнштейна (кстати, он и предложил сам термин «теория относительности»), а также развивал ее в своих работах. Позиции квантовой теории укрепились в 1905 г., когда Альберт Эйнштейн воспользовался понятием фотона — кванта электромагнитного излучения — для объяснения фотоэлектрического эффекта.
В биографии ученого наступает черная полоса. В 1909 году жена умирает. Спустя пару лет мужчина берет себе в жены Маргариту фон Хесслин, которая приходилась племянницей покойной Марии. В этом союзе у Макса и Маргариты родился мальчик Герман.
Старший сын Карл погибает в Первую мировую войну в 1916 году в битве под Верденом, а дочери-близнецы Эмма и Грета умирают при родах в период 1917-1918 годов.
Во второй половине 30-х Планк и сам стал жертвой травли. Националистическое движение «арийских физиков», не принимавшее ни теорию относительности, ни квантовую механику, официально объявило его «ставленником эйнштейновской клики» и сместило с поста президента Общества кайзера Вильгельма. Известно, что его родословную тщательно изучали в Гестапо.
Во время встречи с Адольфом Гитлером в мае 1933 года Планк попробовал заступиться за своего еврейского коллегу Фрица Габера, знаменитого химика, однако фюрер даже не захотел говорить на эту тему. Потерпев это поражение, Планк, однако, никогда открыто не выступал против нацистского режима и старался по мере сил поддерживать с ним мирные отношения.
Во время Второй мировой войны Макс Планк пытался убедить Гитлера сохранить жизни евреям. В то же время он продолжал служить в различных научных обществах Германии в надежде сохранить остатки немецкой науки и иметь возможность помогать другим ученым.
Младший сын Эрвин сблизился с группой заговорщиков под руководством Клауса фон Штауффенберга, готовившего покушение на Гитлера, и помогал им разрабатывать конституцию для пост-нацистского правительства. Заговор был раскрыт, а Эрвин Планк вместе с другими участниками был казнен 23 января 1945 года.
Планк получил сообщение 18 января 1945 года, что его сын помилован. Но надежда оказалась напрасной, и через пять дней Эрвин был казнен. Эта смерть погрузила Планка в пучину абсолютного отчаяния.
В марте 1945 года Планк писал своему другу: «Если вообще есть утешение, то его можно найти в вечности, и я полагаю милостью неба, что во мне с детства была глубоко укоренена вера в вечное».
Вера в Бога занимала главное место в душе ученого. Он говорил: «Меня как физика, то есть человека, посвятившего всю жизнь совершенно прозаической науке – исследованию материи, – никто не назовет фантазером. Я изучал атом и могу сказать: не бывает материи самой по себе! Вся материя возникла и существует только благодаря силе, которая приводит в движение частицы и удерживает их в виде мельчайшей солнечной системы – атома».
«Куда бы и как далеко мы бы ни стали смотреть, мы не находим противоречий между религией и естественной наукой, напротив, именно в основополагающих пунктах видим их наилучшее сочетание», — писал великий физик.
А уже в июле 1946-го Планк посетил Англию, где в качестве единственного представителя Германии принял участие в праздновании 300-летия со дня рождения Исаака Ньютона. В 1948 году научное сообщество готовилось отметить и его юбилей – 90 лет. Но Планк до него не дожил.
4 октября 1947 года он скончался от инсульта в Гёттингене, где и был похоронен.
Любому, кто занимается наукой, его фамилия встречается постоянно. Существует закон Планка, частицы Планка, планковские единицы и планковская эпоха. Имя ученого носят астероид, лунный кратер, астрономический спутник Европейского космического агентства, несколько учебных заведений и, конечно, Общество научных исследований Макса Планка, пришедшее на смену Обществу кайзера Вильгельма.
На его работе основывается современная физика элементарных частиц. Квантовая физика позволила узнать многое о прошлом Вселенной, по-новому взглянуть на периодическую таблицу химических элементов Менделеева, объяснить строение материи на микроуровне, создать все современные приборы электроники.
Все современные космологические теории основаны на законах квантовой механики, которая описывает поведение атомных и субатомных частиц, действие которых сравнимо по величине с постоянной Планка.
Именем ученого названа введенная им фундаментальная физическая константа h — «постоянная Планка», связавшая макро- и микромиры и входящая в ряд уравнений и законов в различных разделах физики.
Помимо квантовой теории, Планк сформулировал третий закон термодинамики (тепловая теорема Нернста-Планка), согласно которому энтропия всех идеальных кристаллов при абсолютном нуле температуры равна нулю. Этот закон имеет фундаментальное значение для понимания поведения вещества при экстремально низких температурах.
Интересно отметить, что и Макс Планк, и ряд других создателей неклассической физики выросли в семьях гуманитариев и получили в детстве качественное классическое образование, включающее основательное изучение языков, в том числе древних, истории и философии.
Во множестве книг и статей, посвященных ученому, отмечается, что, хотя его работы в значительной степени революционизировали физику, сам Планк в науке был скорее консерватором. Макс Планк отнюдь не был революционером, и ни он сам, ни другие физики не сознавали глубокого значения понятия «квант».
Планк определил последующее направление развития физики на XX век и далее. В начале XX века работа Планка о спектре нагретого тела стала первым аргументом против использования классической физики для описания микромира.
История Макса Планка — это история человека, который, сам того не желая, стал революционером в науке. Консерватор по натуре, он открыл дверь в новый мир квантовой физики, изменивший наше понимание вселенной. Его жизнь была полна личных трагедий, но научное наследие Планка продолжает освещать путь человечества к познанию фундаментальных законов природы.
На основе научных и биографических источников.
Макс Планк
Посмотреть фото
| Родился: | 23.04.1858 (89) |
| Место: | Киль (DE) |
| Умер: | 04.10.1947 |
| Место: | Гёттинген (DE) |
| Высказывания | 34 |
| Фотографии | 3 |
| Факты | 1 |
| Обсуждение | 2 |
Комментарии