Макс Планк

Макс Планк (полное имя — Макс Карл Эрнст Людвиг Планк, нем. Max Karl Ernst Ludwig Planck; 23 апреля 1858, Киль — 4 октября 1947, Гёттинген) — немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой физики. Лауреат Нобелевской премии по физике 1918 года за открытие кванта действия (постоянной Планка). Его работы заложили фундамент для развития квантовой механики, теории относительности и статистической физики.

Биография

Ранние годы и образование

Макс Планк родился в семье профессора права Иоганна Юлиуса Вильгельма фон Планка и его второй жены Эммы Патциг. Детство провёл в Киле, а затем в Мюнхене, куда семья переехала в 1867 году. В гимназии проявил способности к математике и музыке, играл на фортепиано и органе.

В 1874 году поступил в Мюнхенский университет, где изучал физику под руководством Густава Кирхгофа и Германа Гельмгольца. Позже продолжил обучение в Берлинском университете. В 1879 году защитил докторскую диссертацию на тему «О втором законе механической теории теплоты», посвящённую второму началу термодинамики.

Научная карьера

После защиты диссертации Планк преподавал в Мюнхенском университете, а в 1885 году стал экстраординарным профессором теоретической физики в Кильском университете. В 1889 году, после смерти Кирхгофа, занял должность профессора Берлинского университета, где работал до выхода на пенсию в 1926 году.

В 1894 году Планк был избран членом Прусской академии наук. В 1912 году стал постоянным секретарём физико-математического отделения академии. В 1920-х годах активно участвовал в организации научных институтов, включая Общество кайзера Вильгельма (ныне Общество Макса Планка).

Личная жизнь и последние годы

Планк был женат дважды. Первая жена, Мария Мерк, умерла в 1909 году. Вторая жена, Маргарита фон Хёсслин, пережила его. Из четырёх детей от первого брака трое погибли: дочь и сын умерли в молодости, старший сын Карл погиб в Первой мировой войне. В 1944 году его младший сын Эрвин был казнён нацистами за участие в заговоре против Гитлера.

Во время Второй мировой войны Планк оставался в Германии, пытаясь защитить немецкую науку. Его дом в Берлине был разрушен бомбардировками. После войны он переехал в Гёттинген, где скончался в 1947 году в возрасте 89 лет.

Научные достижения

Квантовая гипотеза

В 1900 году Планк предложил гипотезу, согласно которой энергия излучается и поглощается не непрерывно, а дискретными порциями — квантами. Это позволило вывести формулу для спектральной плотности излучения абсолютно чёрного тела, которая точно соответствовала экспериментальным данным. Формула Планка имела вид:

\[ u(\nu, T) = \frac{8\pi h \nu^3}{c^3} \cdot \frac{1}{e^{h\nu / kT} - 1} \]

где \( h \) — постоянная Планка, \( \nu \) — частота, \( c \) — скорость света, \( k \) — постоянная Больцмана, \( T \) — температура.

Постоянная Планка \( h \approx 6.626 \times 10^{-34} \) Дж·с стала фундаментальной константой, определяющей масштаб квантовых эффектов. За это открытие Планк получил Нобелевскую премию в 1918 году.

Термодинамика и статистическая физика

Планк внёс значительный вклад в развитие термодинамики. Он уточнил формулировку второго начала термодинамики, ввёл понятие необратимости процессов и разработал теорию химического равновесия. В 1906 году опубликовал монографию «Лекции по термодинамике», ставшую классическим учебником.

Теория относительности

Планк был одним из первых физиков, поддержавших специальную теорию относительности Эйнштейна. В 1906 году он вывел релятивистские уравнения движения и показал, что принцип наименьшего действия применим в релятивистской механике. Его работы способствовали признанию теории относительности в научном сообществе.

Квантовая теория и её развитие

После 1900 года Планк продолжил исследования в области квантовой физики. В 1911 году он предложил «вторую квантовую теорию», в которой допускал непрерывное поглощение энергии, но дискретное излучение. Однако эта теория не получила широкого признания. В 1913 году совместно с Нильсом Бором работал над квантовой моделью атома, хотя позже критиковал некоторые аспекты квантовой механики.

Философские взгляды

Планк придерживался реалистической позиции в науке, считая, что физические законы отражают объективную реальность. Он выступал против позитивизма и субъективизма в физике. В своих работах, таких как «Позитивизм и реальный внешний мир» (1930), он отстаивал идею единства научного знания.

Планк был глубоко религиозным человеком, но не принадлежал к какой-либо конфессии. Он считал, что наука и религия не противоречат друг другу, а дополняют, описывая разные аспекты бытия.

Признание и наследие

Награды и звания

• Нобелевская премия по физике (1918)
• Медаль Копли (1929)
• Медаль Лоренца (1927)
• Орден «За заслуги» (Пруссия)
• Иностранный член Лондонского королевского общества (1926)

Увековечение памяти

Именем Планка названы:

• Постоянная Планка (h)
• Общество Макса Планка (Max-Planck-Gesellschaft) — крупнейшая научная организация Германии
• Институты Макса Планка (более 80 научных институтов)
• Кратер на Луне
• Астероид (1069) Планкия
• Премия Макса Планка (совместная награда Германии и России)

Влияние на науку

Работы Планка стали основой для квантовой механики, которая развивалась в трудах Эрнста Резерфорда, Нильса Бора, Вернера Гейзенберга, Эрвина Шрёдингера и других. Его идеи о дискретности энергии привели к созданию квантовой электродинамики, квантовой теории поля и современной физики элементарных частиц.

Критика и противоречия

В начале XX века квантовая гипотеза Планка встретила сопротивление со стороны многих физиков, включая Хендрика Лоренца и Вильгельма Вина, которые придерживались классических представлений. Сам Планк долгое время считал квант лишь математическим приёмом, а не физической реальностью. Лишь после работ Эйнштейна (фотоэффект, 1905) и Бора (модель атома, 1913) квантовая теория получила экспериментальное подтверждение.

В 1930-е годы Планк подвергался давлению со стороны нацистского режима, который требовал от него увольнения учёных еврейского происхождения. Планк, хотя и не был активным противником режима, пытался защитить коллег, что привело к конфликту с властями. Его сын Эрвин был казнён за участие в заговоре 20 июля 1944 года.

Источники

• Planck, M. (1900). «Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum». Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft.
• Planck, M. (1906). Vorlesungen über die Theorie der Wärmestrahlung. Leipzig: Barth.
• Planck, M. (1930). Positivismus und reale Aussenwelt. Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft.
• Heilbron, J. L. (1986). The Dilemmas of an Upright Man: Max Planck and the Fortunes of German Science. Harvard University Press.
• Mehra, J., & Rechenberg, H. (1982). The Historical Development of Quantum Theory. Springer.
• Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.