Breve biografia di Max Planck. Premi Nobel: Max Planck. La vita personale più costante dei fisici Max Planck

Il fisico tedesco Max Karl Ernst Ludwig Planck nacque a Kiel (che allora apparteneva alla Prussia), nella famiglia di Johann Julius Wilhelm von Planck, professore di diritto civile, ed Emma (nata Patzig) Planck. Da bambino, il ragazzo ha imparato a suonare il pianoforte e l'organo, scoprendo cose straordinarie abilità musicali. Nel 1867, la famiglia si trasferì a Monaco, e lì P. entrò nel Ginnasio Classico Reale Massimiliano, dove un eccellente insegnante di matematica suscitò per la prima volta il suo interesse per le scienze naturali ed esatte. Dopo essersi diplomato al liceo nel 1874, avrebbe studiato filologia classica, si cimentò nella composizione musicale, ma poi preferì la fisica.

Per tre anni P. studiò matematica e fisica all'Università di Monaco e un anno all'Università di Berlino. Uno dei suoi professori a Monaco, il fisico sperimentale Philipp von Jolly, si rivelò un cattivo profeta quando consigliò al giovane P. di scegliere un'altra professione, poiché secondo lui nella fisica non c'era più nulla di fondamentalmente nuovo da scoprire. Questo punto di vista, diffuso a quel tempo, nacque sotto l'influenza degli straordinari successi degli scienziati nel XIX secolo. hanno raggiunto nell’aumentare la nostra conoscenza dei processi fisici e chimici.

Mentre era a Berlino, P. acquisì una visione più ampia della fisica grazie alle pubblicazioni dei fisici eccezionali Hermann von Helmholtz e Gustav Kirchhoff, nonché agli articoli di Rudolf Clausius. La familiarità con i loro lavori ha contribuito al fatto che gli interessi scientifici di P. si sono concentrati a lungo sulla termodinamica, un campo della fisica in cui i fenomeni del calore sono studiati sulla base di un piccolo numero di leggi fondamentali, energia meccanica e conversione energetica. P. conseguì il titolo accademico di dottore nel 1879, dopo aver discusso una tesi presso l'Università di Monaco sulla seconda legge della termodinamica, in cui si afferma che nessun processo continuo e autosufficiente può trasferire il calore da un corpo più freddo a uno più caldo.

L'anno successivo P. scrisse un altro lavoro sulla termodinamica, che gli valse la posizione di assistente junior presso la Facoltà di Fisica dell'Università di Monaco. Nel 1885 divenne professore associato presso l'Università di Kiel, cosa che rafforzò la sua indipendenza, rafforzò la sua posizione finanziaria e gli diede più tempo per studiare. ricerca scientifica. I lavori di P. sulla termodinamica e le sue applicazioni chimica fisica e l'elettrochimica gli valse il riconoscimento internazionale. Nel 1888 divenne professore associato all'Università di Berlino e direttore dell'Istituto di fisica teorica (la carica di direttore fu creata appositamente per lui). Divenne professore ordinario (ordinario) nel 1892.

Dal 1896 P. si interessò alle misurazioni effettuate presso l'Istituto statale di fisica e tecnologia di Berlino, nonché ai problemi della radiazione termica dei corpi. Qualsiasi corpo contenente calore emette radiazioni elettromagnetiche. Se il corpo è sufficientemente caldo, questa radiazione diventa visibile. Quando la temperatura aumenta, il corpo diventa prima rovente, poi giallo-arancione e infine bianco. La radiazione emette una miscela di frequenze (nella gamma visibile, la frequenza della radiazione corrisponde al colore). Tuttavia la radiazione di un corpo non dipende solo dalla temperatura, ma in una certa misura anche dalle caratteristiche della superficie come il colore e la struttura.

I fisici hanno adottato un immaginario corpo nero assoluto come standard ideale per la misurazione e la ricerca teorica. Per definizione, un corpo completamente nero è un corpo che assorbe tutta la radiazione incidente su di esso e non riflette nulla. La radiazione emessa da un corpo nero dipende solo dalla sua temperatura. Sebbene un corpo così ideale non esista, un guscio chiuso con una piccola apertura (ad esempio, un forno adeguatamente costruito le cui pareti e contenuto sono in equilibrio alla stessa temperatura) può servire come approssimazione.

Una delle prove delle caratteristiche del corpo nero di un tale guscio è la seguente. La radiazione incidente sul foro entra nella cavità e, riflettendo dalle pareti, viene in parte riflessa e in parte assorbita. Poiché la probabilità che la radiazione fuoriesca dal foro a seguito di numerose riflessioni è molto piccola, essa viene assorbita quasi completamente. La radiazione originata dalla cavità ed emergente dal foro è generalmente considerata equivalente alla radiazione emessa da un'area delle dimensioni di un foro sulla superficie di un corpo nero alla temperatura della cavità e del guscio. Preparando la propria ricerca, P. ha letto il lavoro di Kirchhoff sulle proprietà di un simile guscio con un buco. Una descrizione quantitativa accurata della distribuzione osservata dell'energia della radiazione in questo caso è chiamata problema del corpo nero.

Come hanno dimostrato gli esperimenti sul corpo nero, un grafico di energia (luminosità) in funzione della frequenza o della lunghezza d'onda è una curva caratteristica. Alle basse frequenze (lunghezze d'onda lunghe), viene premuto contro l'asse della frequenza, quindi a una frequenza intermedia raggiunge il massimo (un picco con la sommità arrotondata), quindi a frequenze più alte (lunghezze d'onda corte) diminuisce. All’aumentare della temperatura, la curva mantiene la sua forma, ma si sposta verso frequenze più alte. Sono state stabilite relazioni empiriche tra la temperatura e la frequenza del picco nella curva di radiazione del corpo nero (legge di spostamento di Wien, dal nome di Wilhelm Wien) e tra la temperatura e l'energia totale irradiata (legge di Stefan-Boltzmann, dal nome dei fisici austriaci Joseph Stefan e Ludwig Boltzmann), ma nessuno riuscì a ricavare la curva di radiazione del corpo nero dai primi principi allora conosciuti.

Wien è riuscito a ottenere una formula semi-empirica che può essere modificata in modo che descriva bene la curva alle alte frequenze, ma trasmetta in modo errato il suo comportamento alle basse frequenze. J. W. Strett (Lord Rayleigh) e il fisico inglese James Jeans applicarono il principio dell'eguale distribuzione dell'energia tra le frequenze degli oscillatori contenuti nello spazio di un corpo nero, e arrivarono a un'altra formula (la formula di Rayleigh-Jeans). Riproduceva bene la curva di radiazione del corpo nero alle basse frequenze, ma divergeva da essa alle alte frequenze.

P., sotto l'influenza della teoria della natura elettromagnetica della luce di James Clerk Maxwell (pubblicata nel 1873 e confermata sperimentalmente da Heinrich Hertz nel 1887), affrontò il problema del corpo nero dal punto di vista della distribuzione dell'energia tra oscillatori elettrici elementari , forma fisica che non sono specificati in alcun modo. Sebbene a prima vista possa sembrare che il metodo scelto assomigli alla conclusione di Rayleigh-Jeans, P. ha rifiutato alcune delle ipotesi accettate da questi scienziati.

Nel 1900, dopo lunghi e persistenti tentativi di creare una teoria che spiegasse in modo soddisfacente i dati sperimentali, P. riuscì a ricavare una formula che, come scoprirono i fisici sperimentali dell'Istituto Statale di Fisica e Tecnologia, concordava con i risultati della misurazione con notevole precisione . Anche le leggi di Wien e di Stefan-Boltzmann derivano dalla formula di Planck. Tuttavia, per ricavare la sua formula, dovette introdurre un concetto radicale che andava contro tutti i principi stabiliti. L'energia degli oscillatori di Planck non cambia continuamente, come seguirebbe dalla fisica tradizionale, ma può assumere solo valori discreti, aumentando (o diminuendo) a passi finiti. Ogni passo energetico è uguale ad una certa costante (ora chiamata costante di Planck) moltiplicata per la frequenza. Porzioni discrete di energia furono successivamente chiamate quanti. L'ipotesi introdotta da P. segnò la nascita della teoria quantistica, che compì una vera rivoluzione nella fisica. La fisica classica, in contrapposizione alla fisica moderna, ora significa “fisica prima di Planck”.

P. non era affatto un rivoluzionario, e né lui stesso né altri fisici erano consapevoli del significato profondo del concetto di “quanto”. Per P. il quanto era solo un mezzo che permetteva di ricavare una formula che dava un accordo soddisfacente con la curva di radiazione di un corpo assolutamente nero. Tentò ripetutamente di raggiungere un accordo all'interno della tradizione classica, ma senza successo. Allo stesso tempo, notò con piacere i primi successi della teoria quantistica, che seguirono quasi immediatamente. La sua nuova teoria includeva, oltre alla costante di Planck, altre quantità fondamentali, come la velocità della luce e un numero noto come costante di Boltzmann. Nel 1901, sulla base dei dati sperimentali sulla radiazione del corpo nero, P. calcolò il valore della costante di Boltzmann e, utilizzando altre informazioni conosciute, ottenne il numero di Avogadro (il numero di atomi in una mole di un elemento). Basandosi sul numero di Avogadro, P. riuscì a trovare la carica elettrica di un elettrone con notevole precisione.

La posizione della teoria quantistica fu rafforzata nel 1905, quando Albert Einstein utilizzò il concetto di fotone-quanto radiazioni elettromagnetiche– spiegare l’effetto fotoelettrico (l’emissione di elettroni da parte di una superficie metallica illuminata da radiazioni ultraviolette). Einstein suggerì che la luce ha una duplice natura: può comportarsi sia come un'onda (come ci convince tutta la fisica precedente) sia come una particella (come evidenziato dall'effetto fotoelettrico). Nel 1907, Einstein rafforzò ulteriormente la posizione della teoria quantistica utilizzando il concetto di quanto per spiegare le sconcertanti discrepanze tra previsioni teoriche e misurazioni sperimentali della capacità termica specifica dei corpi - la quantità di calore richiesta per aumentare la temperatura di un'unità di massa. di un solido di un grado.

Un'altra conferma della potenziale potenza dell'innovazione introdotta da P. venne nel 1913 da Niels Bohr, che applicò la teoria quantistica alla struttura dell'atomo. Nel modello di Bohr, gli elettroni in un atomo potrebbero trovarsi solo a determinati livelli energetici determinati da limitazioni quantistiche. La transizione degli elettroni da un livello all'altro è accompagnata dal rilascio di una differenza di energia sotto forma di un fotone di radiazione con una frequenza pari all'energia del fotone divisa per la costante di Planck. Pertanto, è stata ottenuta una spiegazione quantistica per gli spettri caratteristici della radiazione emessa dagli atomi eccitati.

Nel 1919 venne premiato P. premio Nobel in fisica nel 1918 “in riconoscimento dei suoi servizi allo sviluppo della fisica attraverso la scoperta dei quanti di energia”. Come affermato da A.G. Ekstrand, membro dell'Accademia reale svedese delle scienze, alla cerimonia di premiazione: "La teoria della radiazione di P. è la più brillante tra le stelle guida della ricerca fisica moderna e, per quanto si può giudicare, sarà ancora molto tempo prima che i tesori ottenuti dal suo ingegno si esauriscano.” . Nella conferenza per il Nobel tenuta nel 1920, P. riassunse il suo lavoro e ammise che “l’introduzione dei quanti non ha ancora portato alla creazione di una vera teoria quantistica”.

20 anni ha assistito allo sviluppo di Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, P.A.M. Dirac e altri meccanica quantistica– dotato del complesso apparato matematico della teoria quantistica. A P. non piaceva la nuova interpretazione probabilistica della meccanica quantistica e, come Einstein, cercava di conciliare le previsioni basate solo sul principio di probabilità con le idee classiche di causalità. Le sue aspirazioni non erano destinate a realizzarsi: l'approccio probabilistico è sopravvissuto.

Il contributo di P. alla fisica moderna non si limita alla scoperta del quanto e della costante che oggi porta il suo nome. Rimase fortemente colpito dalla teoria della relatività speciale di Einstein, pubblicata nel 1905. Il pieno sostegno fornito da P. alla nuova teoria contribuì notevolmente all'accettazione della teoria della relatività speciale da parte dei fisici. Tra gli altri suoi successi c'è la proposta di derivazione dell'equazione di Fokker-Planck, che descrive il comportamento di un sistema di particelle sotto l'influenza di piccoli impulsi casuali (Adrian Fokker è un fisico olandese che ha migliorato il metodo usato per primo da Einstein per descrivere il moto browniano - il movimento caotico a zigzag di minuscole particelle sospese in un liquido). Nel 1928, all'età di settant'anni, Planck andò in pensione formale obbligatoria, ma non ruppe i legami con la Società. scienze di base Kaiser Wilhelm, di cui divenne presidente nel 1930. E alla soglia dell'ottavo decennio, continuò la sua attività di ricerca.

La vita personale di P. è stata segnata dalla tragedia. La sua prima moglie, nata Maria Merck, che sposò nel 1885 e dalla quale gli diede due figli e due gemelle, morì nel 1909. Due anni dopo sposò la nipote Marga von Hesslin, dalla quale ebbe anche un figlio. Il figlio maggiore di P. morì nella prima guerra mondiale, e negli anni successivi entrambe le sue figlie morirono di parto. Il secondo figlio del suo primo matrimonio fu giustiziato nel 1944 per la sua partecipazione ad un fallito complotto contro Hitler.

Come persona con opinioni consolidate e convinzioni religiose, e semplicemente come persona giusta, P., dopo che Hitler salì al potere nel 1933, parlò pubblicamente in difesa degli scienziati ebrei espulsi dai loro incarichi e costretti a emigrare. In una conferenza scientifica salutò Einstein, anatema dei nazisti. Quando P., in qualità di presidente della Società per le scienze fondamentali dell'Imperatore Guglielmo, fece una visita ufficiale a Hitler, colse l'occasione per cercare di fermare la persecuzione degli scienziati ebrei. In risposta, Hitler si lanciò in un’invettiva contro gli ebrei in generale. Successivamente, P. divenne più riservato e rimase in silenzio, sebbene i nazisti sapessero senza dubbio delle sue opinioni.

Come patriota che ama la sua patria, non poteva che pregare così Nazione tedesca ha ripreso la sua vita normale. Ha continuato a prestare servizio in vari tedeschi società colte nella speranza di salvare almeno una piccola parte della scienza e dell'illuminismo tedeschi dalla completa distruzione. Dopo che la sua casa e la sua biblioteca personale furono distrutte durante un raid aereo su Berlino, P. e sua moglie cercarono rifugio nella tenuta Rogetz vicino a Magdeburgo, dove si trovarono tra le truppe tedesche in ritirata e le forze alleate in avanzata. Alla fine, i coniugi Planck furono scoperti dalle unità americane e portati nell'allora sicuro stato di Gottinga.

P. morì a Gottinga il 4 ottobre 1947, sei mesi prima del suo novantesimo compleanno. Sulla sua lapide sono incisi solo il suo nome e cognome e il valore numerico della costante di Planck.

Come Bohr ed Einstein, P. era profondamente interessato problemi filosofici relativo alla causalità, all'etica e al libero arbitrio, e ha parlato di questi argomenti sulla stampa e al pubblico professionale e laico. Agendo come pastore (ma senza sacerdozio) a Berlino, P. era profondamente convinto che la scienza sia complementare alla religione e insegni verità e rispetto.

Per tutta la vita, P. ha portato con sé l'amore per la musica, divampato in lui nella prima infanzia. Eccellente pianista, suonò spesso opere da camera con l'amico Einstein fino alla sua partenza dalla Germania. P. era anche un appassionato alpinista e trascorreva quasi tutte le vacanze sulle Alpi.

Oltre al Premio Nobel, P. fu insignito della Medaglia Copley della Royal Society di Londra (1928) e del Premio Goethe di Francoforte sul Meno (1946). La Società Tedesca di Fisica ha intitolato a lui il suo più alto riconoscimento, la Medaglia Planck, e lo stesso P. è stato il primo a ricevere questo premio onorario. In onore del suo ottantesimo compleanno, uno dei pianeti minori fu chiamato Planckiano e, dopo la fine della seconda guerra mondiale, la Società Kaiser Wilhelm per le scienze di base fu ribattezzata Società Max Planck. P. era anche membro delle Accademie delle scienze tedesca e austriaca società scientifiche e accademie in Inghilterra, Danimarca, Irlanda, Finlandia, Grecia, Paesi Bassi, Ungheria, Italia, Unione Sovietica, Svezia, Ucraina e Stati Uniti.

TAVOLA, MAX(Planck, Max) (1858-1947), fisico teorico tedesco, fondatore della teoria quantistica. Nato il 23 aprile 1858 a Kiel. Studiò alle Università di Monaco e Berlino, presso quest'ultima frequentò un corso di lezioni dei fisici Helmholtz e Kirchhoff e del matematico Weierstrass. Allo stesso tempo, studiò attentamente i lavori sulla termodinamica di Clausius, che determinarono in gran parte la direzione della ricerca di Planck in questi anni. Nel 1879 divenne dottore in filosofia, presentando una dissertazione per la difesa Sulla seconda legge del calore meccanico. Nel suo lavoro di tesi considerò la questione dell'irreversibilità del processo di conduzione del calore e diede la prima formulazione generale della legge dell'aumento dell'entropia. Un anno dopo la sua difesa, ricevette il diritto di insegnare fisica teorica e insegnò questo corso all'Università di Monaco per cinque anni. Nel 1885 divenne professore di fisica teorica all'Università di Kiel. La sua pubblicazione più significativa durante questo periodo fu il libro Principio di conservazione dell'energia, che ha ricevuto un premio al concorso della Facoltà di Filosofia dell'Università di Gottinga. Nel 1889 Planck fu invitato all'Università di Berlino come professore straordinario e tre anni dopo fu nominato professore ordinario. Nei primi anni della sua permanenza a Berlino studiò la teoria del calore, l'elettrochimica e la termochimica, l'equilibrio nei gas e le soluzioni diluite.

Nel 1896 Planck iniziò le sue ricerche classiche nel campo della radiazione termica. Avendo iniziato a risolvere il problema della distribuzione dell'energia nello spettro di radiazione di un corpo nero, nel 1900 derivò una formula semi-empirica, che ad alte temperature e lunghe lunghezze d'onda descriveva in modo soddisfacente i dati sperimentali di Kurlbaum e Rubens, e a onde corte e le basse temperature si sono trasformate nella legge di Wien. Nel processo di convalida teorica della sua formula, Planck giunse a una conclusione sorprendente: scoprì che l'equazione è valida solo secondo un concetto completamente nuovo, vale a dire: durante la radiazione, l'energia non viene emessa o assorbita continuamente e non in alcuna quantità, ma solo in porzioni indivisibili - “quanta” . In questo caso l'energia del quanto è proporzionale alla frequenza di oscillazione e alla nuova costante fondamentale, che ha la dimensione dell'azione. Questa costante fondamentale è ora chiamata costante di Planck. Il giorno 14 dicembre 1900, quando Planck riferì alla Società tedesca di fisica sulla derivazione teorica della legge della radiazione, divenne la data di nascita della teoria quantistica e di una nuova era nelle scienze naturali. Tuttavia, la teoria proposta da Planck come giustificazione della formula da lui derivata non attirò l'attenzione degli scienziati fino al 1905, quando A. Einstein utilizzò l'idea rivoluzionaria dei quanti, estendendola al processo di radiazione stesso e predicendo l'esistenza di il fotone. Nel 1918 Planck vinse il Premio Nobel per la fisica per la sua teoria. Lo stesso scienziato, alla fine della sua vita, ha ammesso di aver tentato per molti anni consecutivi di "integrare in qualche modo il quanto d'azione nel sistema della fisica classica", ma non ci è riuscito.

Il lavoro di Planck sulla teoria della relatività fu di grande importanza. Nel 1906 derivò le equazioni della dinamica relativistica, ottenendo espressioni per l'energia e la quantità di moto dell'elettrone.

Nel 1926 Planck lasciò il suo incarico all'Università di Berlino (dove E. Schrödinger divenne il suo successore), ma continuò a partecipare attivamente alla sua vita scientifica, e tenne anche conferenze pubbliche sulla fisica. Dal 1912 al 1938 fu segretario permanente dell'Accademia delle scienze di Berlino e per lungo tempo fu presidente della Società Kaiser Wilhelm (dal 1948 – Società Max Planck). Obbligato dalla sua posizione a rendere omaggio a Hitler, ebbe una conversazione con lui nel 1933, che cercò di utilizzare per impedire il licenziamento di massa degli scienziati ebrei.

Durante la seconda guerra mondiale, Planck soffrì molte difficoltà. L'anno scorso la sua vita fu oscurata dalla morte di suo figlio, giustiziato per aver partecipato all'attentato a Hitler il 20 luglio 1944. Planck morì a Gottinga il 4 ottobre 1947.

Tra le numerose opere dello scienziato - Lezioni sulla teoria della radiazione termica (Vorlesungen über die Theorie der Warmestrahlung, 1906), Introduzione alla fisica teorica (Einführung in die theoretische Physik, Bd. 1–5, 1916–1930), Percorsi di conoscenza fisica (Wege zur physikalischen Erkenntnis, 1933).

Max Planck (1858-1947).

Il fisico tedesco Max Karl Ernst Ludwig Planck nacque il 23 aprile 1858 nella città prussiana di Kiel, nella famiglia di Johann Julius Wilhelm von Planck, professore di diritto civile, ed Emma (nata Patzig) Planck. Da bambino, il ragazzo imparò a suonare il pianoforte e l'organo, rivelando straordinarie capacità musicali. Nel 1867, la famiglia si trasferì a Monaco, e lì Planck entrò nel Ginnasio Classico Reale Maximilian, dove un eccellente insegnante di matematica suscitò per la prima volta il suo interesse per le scienze naturali ed esatte. Dopo essersi diplomato al liceo nel 1874, inizialmente intendeva studiare filologia classica, si cimentò nella composizione musicale, ma poi preferì la fisica.

Per tre anni Planck studiò matematica e fisica all'Università di Monaco e un anno all'Università di Berlino. Uno dei suoi professori a Monaco, il fisico sperimentale Philipp von Jolly, si rivelò un cattivo profeta quando consigliò al giovane Planck di scegliere un'altra professione, poiché secondo lui non c'era nulla di fondamentalmente nuovo da scoprire nella fisica. Questa visione, diffusa all'epoca, fu influenzata dagli straordinari successi che gli scienziati ottennero nel XIX secolo nell'aumentare la nostra conoscenza dei processi fisici e chimici.

Mentre era a Berlino, Planck acquisì una visione più ampia della fisica grazie alle pubblicazioni dei fisici eccezionali Hermann von Helmholtz e Gustav Kirchhoff, nonché agli articoli di Rudolf Clausius. La familiarità con i loro lavori ha contribuito al fatto che gli interessi scientifici di Planck si sono concentrati a lungo sulla termodinamica, un campo della fisica in cui i fenomeni del calore, dell'energia meccanica e della conversione dell'energia sono studiati sulla base di un piccolo numero di leggi fondamentali.

Planck conseguì il dottorato nel 1879, dopo aver difeso la sua tesi presso l'Università di Monaco "Sulla seconda legge della teoria meccanica del calore" - la seconda legge della termodinamica, che afferma che nessun processo continuo autosufficiente può trasferire calore da un ambiente più freddo corpo ad uno più caldo. Un anno dopo difese la sua tesi "Lo stato di equilibrio dei corpi isotropi a diverse temperature", che gli valse il posto di assistente junior presso la Facoltà di Fisica dell'Università di Monaco.

Nel 1885 divenne professore associato presso l'Università di Kiel, il che rafforzò la sua indipendenza, rafforzò la sua posizione finanziaria e gli offrì più tempo per la ricerca scientifica. Il lavoro di Planck sulla termodinamica e le sue applicazioni alla chimica fisica ed all'elettrochimica gli valsero riconoscimenti internazionali. Nel 1888 divenne professore associato all'Università di Berlino e direttore dell'Istituto di fisica teorica (la carica di direttore fu creata appositamente per lui).

Mentre lavorava come assistente professore presso l'Università di Monaco, Planck iniziò a compilare un corso di lezioni di fisica teorica. Ma fino al 1897 non poté iniziare a pubblicare le sue lezioni. Nel 1887 scrisse un saggio competitivo per un premio della Facoltà di Filosofia dell'Università di Gottinga. Per questo saggio Planck ricevette un premio e l'opera stessa, contenente un'analisi storica e metodologica della legge di conservazione dell'energia, fu ripubblicata cinque volte, dal 1887 al 1924. Nello stesso periodo Planck pubblicò numerosi lavori sulla termodinamica dei processi fisici e chimici. La teoria da lui creata divenne particolarmente famosa. equilibrio chimico soluzioni diluite. Nel 1897 fu pubblicata la prima edizione delle sue lezioni di termodinamica. Questo libro classico è stato ristampato più volte (l'ultima edizione è stata pubblicata nel 1922) e tradotto in lingue straniere, incluso in russo. A quel tempo Planck era già professore ordinario all'Università di Berlino e membro dell'Accademia delle scienze prussiana.

Dal 1896 Planck si interessò alle misurazioni effettuate presso l'Istituto statale di fisica e tecnologia di Berlino, nonché ai problemi della radiazione termica dei corpi. Mentre conduceva le sue ricerche, Planck attirò l'attenzione su nuove leggi fisiche. Sulla base dell'esperimento, stabilì la legge della radiazione termica di un corpo riscaldato. Allo stesso tempo, si è trovato di fronte al fatto che la radiazione è discontinua. Planck riuscì a dimostrare la sua legge solo con l'aiuto della notevole assunzione che l'energia di vibrazione degli atomi non è arbitraria, ma può assumere solo un numero di valori ben definiti. Studi successivi confermarono completamente questa ipotesi. Si è scoperto che la discontinuità è inerente a qualsiasi radiazione, che la luce è costituita da porzioni individuali (quanti) di energia.

Planck stabilì che la luce con una frequenza di vibrazione deve essere emessa e assorbita in porzioni, e l'energia di ciascuna di tali porzioni è uguale alla frequenza di vibrazione moltiplicata per una costante speciale, chiamata costante di Planck.

Il 14 dicembre 1900 Planck riferì alla Società di Fisica di Berlino la sua ipotesi e la nuova formula per la radiazione. L'ipotesi introdotta da Planck segnò la nascita della teoria quantistica, che comportò una vera rivoluzione nella fisica. La fisica classica, in contrasto con la fisica moderna, ora significa “fisica prima di Planck”.

Nel 1906 fu pubblicata la monografia di Planck "Lezioni sulla teoria della radiazione termica". È stato ristampato più volte. La traduzione russa del libro intitolato “La teoria della radiazione termica” fu pubblicata nel 1935.

La sua nuova teoria includeva, oltre alla costante di Planck, altre quantità fondamentali come la velocità della luce e un numero noto come costante di Boltzmann. Nel 1901, sulla base dei dati sperimentali sulla radiazione del corpo nero, Planck calcolò il valore della costante di Boltzmann e, utilizzando altre informazioni conosciute, ottenne il numero di Avogadro (il numero di atomi in una mole di un elemento). Basandosi sul numero di Avogadro, Planck riuscì a trovare la carica elettrica di un elettrone con la massima precisione.

Planck non era affatto un rivoluzionario, e né lui stesso né altri fisici erano consapevoli del significato profondo del concetto di “quanto”. Per Planck il quanto era semplicemente un mezzo che consentiva di ricavare una formula che fornisse un accordo soddisfacente con la curva di radiazione del corpo nero. Tentò ripetutamente di raggiungere un accordo all'interno della tradizione classica, ma senza successo. Allo stesso tempo, notò con piacere i primi successi della teoria quantistica, che seguirono quasi immediatamente.

La posizione della teoria quantistica fu rafforzata nel 1905, quando Albert Einstein usò il concetto di fotone, un quanto di radiazione elettromagnetica. Einstein propose che la luce avesse una duplice natura: può comportarsi sia come un'onda che come una particella. Nel 1907, Einstein rafforzò ulteriormente la posizione della teoria quantistica utilizzando il concetto di quanto per spiegare le misteriose discrepanze tra le previsioni teoriche e le misurazioni sperimentali della capacità termica specifica dei corpi. Un'ulteriore conferma del potenziale potere dell'innovazione di Planck venne nel 1913 da Niels Bohr, che applicò la teoria quantistica alla struttura dell'atomo.

Allo stesso tempo, la vita personale di Planck fu segnata dalla tragedia. La sua prima moglie, nata Maria Merck, che sposò nel 1885 e che gli diede due figli e due figlie gemelle, morì nel 1909. Due anni dopo sposò la nipote Marga von Hesslin, dalla quale ebbe anche un figlio. Durante la prima guerra mondiale, uno dei suoi figli morì vicino a Verdun e negli anni successivi entrambe le sue figlie morirono di parto.

Nel 1919, Planck ricevette il Premio Nobel per la fisica 1918 "in riconoscimento dei suoi servizi allo sviluppo della fisica attraverso la scoperta dei quanti di energia". Come ha affermato A. G. Ekstrand, membro dell'Accademia reale svedese delle scienze, durante la cerimonia di premiazione: "La teoria della radiazione di Planck è la più brillante tra le stelle guida della ricerca fisica moderna e, per quanto si può giudicare, sarà ancora molto tempo prima dei tesori ottenuti dal suo genio." Nella sua conferenza per il Nobel tenuta nel 1920, Planck riassunse il suo lavoro e ammise che “l’introduzione dei quanti non ha ancora portato alla creazione di una vera teoria quantistica”.

Negli anni venti Schrödinger, Heisenberg, Dirac e altri svilupparono la meccanica quantistica. A Planck non piaceva la nuova interpretazione probabilistica della meccanica quantistica e, come Einstein, cercò di conciliare le previsioni basate solo sul principio di probabilità con le idee classiche di causalità. Le sue aspirazioni non erano destinate a realizzarsi: l'approccio probabilistico è sopravvissuto.

Il contributo di Planck alla fisica moderna non si esaurisce con la scoperta del quanto e della costante che oggi porta il suo nome. Rimase profondamente colpito dalla teoria della relatività speciale di Einstein, pubblicata nel 1905. Il pieno sostegno di Planck alla nuova teoria contribuì notevolmente all'accettazione della teoria della relatività ristretta da parte dei fisici. Tra gli altri suoi successi c'è la proposta di derivazione dell'equazione di Fokker-Planck, che descrive il comportamento di un sistema di particelle sotto l'influenza di piccoli impulsi casuali.

Nel 1928, all'età di settant'anni, Planck andò in pensione formale e obbligatoria, ma non ruppe i legami con la Kaiser Wilhelm Society for Basic Sciences, di cui divenne presidente nel 1930. E alle soglie dell'ottavo decennio, continuò la sua attività di ricerca.

Come uomo con opinioni consolidate e convinzioni religiose, e semplicemente come persona giusta, Planck, dopo che Hitler salì al potere nel 1933, parlò pubblicamente in difesa degli scienziati ebrei espulsi dai loro incarichi e costretti a emigrare. In una conferenza scientifica salutò Einstein, anatema dei nazisti. Quando Planck, in qualità di presidente della Kaiser Wilhelm Society for Basic Science, fece una visita ufficiale a Hitler, colse l'occasione per cercare di fermare la persecuzione degli scienziati ebrei. In risposta, Hitler si lanciò in un’invettiva contro gli ebrei in generale. Successivamente Planck divenne più riservato e rimase in silenzio, sebbene i nazisti indubbiamente conoscessero le sue opinioni. Come patriota che amava la sua patria, poteva solo pregare affinché la nazione tedesca ritrovasse la sua vita normale. Continuò a prestare servizio in varie società scientifiche tedesche nella speranza di preservare almeno una piccola parte della scienza e dell'illuminismo tedeschi dalla completa distruzione.

Planck si trovò di fronte ad un nuovo shock. Il secondo figlio del suo primo matrimonio fu giustiziato nel 1944 per la sua partecipazione ad un fallito complotto contro Hitler. Dopo che la sua casa e la sua biblioteca personale furono distrutte in un raid aereo su Berlino, Planck e sua moglie cercarono rifugio nella tenuta Rogetz vicino a Magdeburgo, dove si ritrovarono intrappolati tra le truppe tedesche in ritirata e l'avanzata delle forze alleate. Alla fine, i coniugi Planck furono scoperti dalle unità americane e portati nell'allora sicuro stato di Gottinga.

Planck era profondamente interessato alle questioni filosofiche legate alla causalità, all'etica e al libero arbitrio e parlava di questi argomenti sulla stampa e al pubblico professionale e laico. Pastore (ma non prete) a Berlino, Planck era profondamente convinto che la scienza completasse la religione e insegnasse la veridicità e il rispetto.

Planck credeva nella realtà mondo esterno e nel potere della mente. Questo è importante da notare perché è molto tappa importante La sua attività si svolse in un clima di crisi della fisica. Tuttavia, Planck dalla mentalità materialistica si oppose fermamente agli hobby positivisti alla moda di Mach e Ostwald. "Era un tipico tedesco nel senso migliore del termine", scrive nel suo libro George Paget Thomson, un eminente fisico, figlio di J. J. Thomson. "Onesto, pedante, rispettoso di sé, apparentemente piuttosto fermo, ma in condizioni favorevoli , capace di liberarsi di ogni rigidità e di trasformarsi in una persona affascinante."

Per tutta la vita Planck portò con sé il suo amore per la musica: eccellente pianista, suonò spesso opere da camera con il suo amico Einstein finché non lasciò la Germania. Planck era anche un appassionato alpinista e trascorreva quasi tutte le vacanze sulle Alpi.

Planck era membro delle Accademie delle scienze tedesca e austriaca, nonché di società e accademie scientifiche in Inghilterra, Danimarca, Irlanda, Finlandia, Grecia, Paesi Bassi, Ungheria, Italia, Unione Sovietica, Svezia e Stati Uniti. La Società Tedesca di Fisica ha intitolato in suo onore il premio più alto, la Medaglia Planck, e lo scienziato stesso è diventato il primo a ricevere questo premio onorario. In onore del suo ottantesimo compleanno, uno dei pianeti minori fu chiamato Planckiano e, dopo la fine della seconda guerra mondiale, la Società Kaiser Wilhelm per le scienze di base fu ribattezzata Società Max Planck.

Planck morì a Gottinga il 4 ottobre 1947, sei mesi prima del suo novantesimo compleanno. Sulla sua lapide sono incisi solo il suo nome e cognome e il valore numerico della costante di Planck.

Max Planck breve biografia Il fisico tedesco è presentato in questo articolo.

Breve biografia di Max Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck è nato a 23 aprile 1858 nella città di Kilev. Suo padre era un professore di diritto civile. Fin dalla tenera età, il ragazzo iniziò a mostrare straordinarie capacità musicali, imparando a suonare il pianoforte e l'organo.

Nel 1867 la sua famiglia si trasferì a vivere a Monaco. Qui Max Planck entrò al Royal Classical Gymnasium, dove sviluppò un interesse per le scienze naturali ed esatte.

Nel 1874 Planck dovette scegliere: continuare i suoi studi musicali o studiare fisica. Preferiva quest'ultimo. Max iniziò a studiare fisica e matematica presso le Università di Berlino e Monaco, approfondendo la conoscenza della teoria quantistica, della termodinamica, della teoria della probabilità, della teoria della radiazione termica, della storia e della metodologia della fisica.

Nel 1900, un giovane scienziato formulò la legge della distribuzione dell'energia nello spettro di un corpo nero, introducendo una costante con una dimensione funzionale. La formula di Max Planck ricevette immediatamente conferma sperimentale. È stata una sensazione nella scienza. Ha creato la cosiddetta costante di Planck o quanto d'azione: questa è una delle costanti universali della fisica. E la data è il 14 dicembre 1900, il giorno in cui Max Planck presentò un rapporto alla Società tedesca di fisica sulla fondamenti teorici la legge della radiazione, divenne la data di nascita della nuova teoria quantistica.

Di grande importanza furono anche le ricerche di Planck sulla teoria della probabilità. Lo scienziato tedesco fu uno dei primi a capirlo e lo sostenne con insistenza. Questo è tutto conquiste scientifiche continua - nel 1906 Max Planck derivò un'equazione per la dinamica relativistica, ottenendo nel corso delle sue ricerche formule per determinare la quantità di moto e l'energia dell'elettrone. Pertanto, gli scienziati hanno completato la relativizzazione della meccanica classica.

Nel 1919 Max Planck ricevette il Premio Nobel per la fisica per il 1918. L'elenco dei suoi successi includeva quanto segue: "come segno del peso dei suoi meriti nello sviluppo della fisica attraverso la scoperta dei quanti di energia".

Nonostante i grandi risultati ottenuti nella scienza, la vita personale di Planck fu molto tragica. La sua prima moglie morì prematuramente, lasciandolo con 4 figli: due femmine e due maschi. Si sposò una seconda volta e nacque il quinto figlio dello scienziato: un maschio. Il suo figlio maggiore morì durante la prima guerra mondiale e le sue due figlie morirono durante il parto. Il suo secondo figlio fu giustiziato per aver partecipato all'attentato a Hitler.

Max Planck morì a Gottinga 4 ottobre 1947 a soli sei mesi dal suo novantesimo compleanno.

Fondatore fisica quantistica Viene preso in considerazione il fisico teorico tedesco Max Karl Ernst Ludwig Planck. Fu lui a gettare le basi della teoria quantistica nel 1900, suggerendo che durante la radiazione termica l'energia viene emessa e assorbita in porzioni separate: i quanti.

Successivamente è stato dimostrato che qualsiasi radiazione è caratterizzata da discontinuità.

Dalla biografia

Max Planck è nato il 23 aprile 1858 a Kiel. Suo padre, Johann Julius Wilhelm von Planck, era un professore di diritto. Nel 1867 Max Planck iniziò a studiare al Ginnasio reale Maximilian di Monaco, dove a quel tempo si era trasferita la sua famiglia. Nel 1874 Planck si diplomò al liceo e iniziò a studiare matematica e fisica presso le Università di Monaco e Berlino. Planck aveva solo 21 anni quando nel 1879 difese la sua dissertazione “Sulla seconda legge della teoria meccanica del calore”, dedicata alla seconda legge della termodinamica. Un anno dopo difese la sua seconda tesi, "Stato di equilibrio dei corpi isotropi a diverse temperature", e divenne professore assistente privato presso la Facoltà di Fisica dell'Università di Monaco.

Nella primavera del 1885, Max Planck è un professore straordinario presso il Dipartimento di Fisica Teorica dell'Università di Kiel. Nel 1897 fu pubblicato il corso di conferenze di Planck sulla termodinamica.

Nel gennaio 1889 Planck assunse l'incarico di professore straordinario presso il Dipartimento di Fisica Teorica dell'Università di Berlino e nel 1982 divenne professore ordinario. Allo stesso tempo, ha diretto l'Istituto di Fisica Teorica.

Nel 1913/14 anno accademico Planck fu rettore dell'Università di Berlino.

La teoria quantistica di Planck

Il periodo berlinese divenne il più fruttuoso nella carriera scientifica di Planck. Lavorando sul problema della radiazione termica fin dal 1890, nel 1900 Planck suggerì che la radiazione elettromagnetica non è continua. Viene emesso in porzioni separate: i quanti. E la grandezza del quanto dipende dalla frequenza della radiazione. Deriva Planck formula per la distribuzione dell'energia nello spettro di un corpo assolutamente nero. Ha stabilito che la luce viene emessa e assorbita in porzioni-quanti con una certa frequenza di oscillazione. UN l'energia di ciascun quanto è pari alla frequenza di vibrazione moltiplicata per un valore costante, chiamata costante di Planck.

E = hn, dove n è la frequenza di oscillazione, h è la costante di Planck.

Costante di Planck chiamato costante fondamentale della teoria quantistica, O quanto d'azione.

Si tratta di una grandezza che collega il valore energetico di un quanto di radiazione elettromagnetica con la sua frequenza. Ma poiché ogni radiazione avviene sotto forma di quanti, la costante di Planck è valida per qualsiasi sistema oscillatorio lineare.

Il 19 dicembre 1900, quando Planck riferì la sua ipotesi ad una riunione della Società di Fisica di Berlino, divenne il compleanno della teoria quantistica.

Nel 1901, sulla base dei dati sulla radiazione del corpo nero, Planck riuscì a calcolarne il valore Costante di Boltzmann. Ha anche ricevuto Il numero di Avogadro(numero di atomi in una mole) e stabilito valore della carica dell’elettrone con la massima precisione.

Nel 1919, Planck ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1918 per i suoi servizi "allo sviluppo della fisica attraverso la scoperta dei quanti di energia".

Nel 1928 Max Planck compì 70 anni. Si è formalmente ritirato. Ma l'Imperatore Guglielmo non smise di collaborare con la Società delle Scienze Fondamentali. Nel 1930 divenne presidente di questa società.

Planck fu membro delle accademie delle scienze di Germania e Austria, delle società scientifiche e delle accademie di Irlanda, Inghilterra, Danimarca, Finlandia, Paesi Bassi, Grecia, Italia, Ungheria, Svezia, Stati Uniti e Unione Sovietica. la Medaglia Planck. Questo è il premio più alto di questa società. E il suo primo proprietario onorario fu lo stesso Max Planck.