Max Planck

Německý fyzik Max Planck učinil na přelomu devatenáctého a dvacátého století objev, který otřásl základy tradiční fyziky a přispěl k radikální proměně vědeckého myšlení.

Max Planck (vlevo) spolu se svým přítelem Albertem Einsteinem. Einsteinův výzkum fotoelektrického jevu vycházel z Planckových myšlenek.

V roce 1900 formuloval Max Planck svůj vyzařovací zákon, nazvaný později po něm Planckův vyzařovací zákon. Byl to začátek cesty za převratnými objevy dvacátého století. Následovala řada dalších vědců zvučných jmen - Albert Einstein, Niels Bohr, Ernest Rutherford, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Enrico Fermi nebo Paul Dirac.

Max Planck se zpočátku zabýval výzkumem charakteru a vlastností tepla. Doktorát obdržel za práci na téma "nevratnost procesu vedení tepla". Věnoval se výzkumům termodynamiky, tepelného záření, kvantové fyziky a fyzikální chemie. Pozornost zaměřil i na otázky metodologie a historie fyziky.

V roce 1900 dospěl k závěru, že energie, která vychází ze zářícího tělesa, neproudí kontinuálně (tj. ve spojitém toku), nýbrž v určitých dávkách či porcích. Pro označení této dávky zavedl název kvantum. Dále dospěl k závěru, že energetické kvantum je úměrné frekvenci záření nebo jeho vlnové délce. Tak se stal zakladatelem kvantové teorie.

Planckova kvantová teorie pomohla vysvětlit řadu jevů. Jejich škála je takřka nevyčerpatelná. On sám zůstal vůči svému objevu poměrně zdrženlivý. Vynaložil mnoho úsilí na hledání řešení, která by umožňovala obejít se bez kvant, a byl poněkud nesvůj z faktu, že za svou proslulost vděčí objevu, jemuž se sám zdráhal uvěřit. Nakonec přece jen přijal závěry, které vyplývaly z jeho vzorců, a prohlásil: "Nedá se nic dělat, musíme žít s kvantovou teorií."

Max Planck, klavírní virtuos, nebo virtuózní fyzik?

Max Karl Ernst Ludwig Planck se narodil 23.dubna 1858 v Kielu. Pocházel z rodiny s dlouhou akademickou tradicí. Jeho otec působil jako profesor práva na univerzitách v Kielu a později v Göttingenu.

V roce 1867 se Planckova rodina přestěhovala do Mnichova. Všichni věřili, že bude následovat na akademické dráze otce. Jeho rozličná nadání ho stavěla před složitou volbu mezi různými obory univerzitního studia. Když absolvoval mnichovské Maxmilianovo gymnázium, rozhodoval se, zda se bude věnovat hudbě (nabízela se mu kariéra klavírního virtuosa), filologii nebo fyzice.

Ve snaze najít rozumné rozhodnutí navštívil Philippa von Jolly, profesora fyziky na mnichovské univerzitě. Bylo to setkání, které mohlo změnit dějiny vědy. Von Jolly mu řekl, že fyzika je jako věda již uzavřenou kapitolou a sotva může něco nabídnout tomu, kdo touží po velkých objevech. Planck nicméně na jeho slova nedal. Od roku 1874 studoval matematiku a experimentální fyziku na mnichovské univerzitě, později přešel na berlínskou univerzitu. V jedenadvaceti letech obdržel doktorát a začal pedagogickou a vědeckou kariéru na mnichovské univerzitě. Působil tam jako docent v letech 1880-1885.

V roce 1885 získal mimořádnou profesuru v oboru teoretické fyziky na univerzitě v Kielu. V roce 1889 Planck převzal berlínskou katedru teoretické fyziky a na ní pak přednášel až do konce dvacátých let. Od roku 1894 byl členem Pruské akademie věd, v letech 1912 a 1943 tajemníkem její sekce matematiky a přírodních věd.

Napsal rozsáhlou učebnici teoretické fyziky, zabýval se podstatou energie, studoval zákony průběhu chemických reakcí, disociace plynů a vlastnosti zředěných roztoků. Postupně se začínal stále více soustřeďovat na problematiku tepelného záření, tedy oblast, v níž na něj o pár let později čekala sláva.

Od roku 1896, když se blížil čtyřicítce, jako profesor na berlínské univerzitě začal soustavně zkoumat zákonitosti, jimiž se řídí proudění tepelné energie ze zářících těles.

Objev takových zákonů by umožnil například určit teplotu Slunce jen s pomocí jednoduchého měření množství sluneční energie, která dopadá na Zemi.

Na konci devadesátých let devatenáctého století evropští teoretici a výzkumníci některé z těchto zákonů odkryli. V roce 1896 objevil berlínský fyzik Wilhelm Wien zákon, který se zdál platit pro energii vyzařovanou černým tělesem. Jeho zákon však neplatil ve všech předpokládaných případech.

Wienův zákon bylo možno aplikovat pouze na krátkovlnnou oblast spektra. Bylo jasné, že bude třeba formulovat zákon nový, který by platil obecně, tedy pro všechny vlnové délky záření. Tohoto obtížného úkolu se chopil a posléze úspěšně zhostil Max Planck.

Planck se studiu záření černého tělesa systematicky věnoval pět let. Pokoušel se teoreticky odvodit spektrální rozdělení intenzity jeho záření, protože však tváří v tvář tomuto problému přístupy tradiční fyziky selhávaly, rozhodl se zkombinovat Wienův zákon s Rayleighovým-Jeansovým zákonem, který platil pro dlouhovlnné oblasti spektra.

Díky tomu zformuloval vzorec, který postihoval experimentálně naměřené hodnoty získané při vyzařování černého tělesa. Vzorec platil jen za předpokladu, že energie proudí nespojitě, tedy v kvantech, a že energetické kvantum je úměrné frekvenci nebo vlnové délce záření. Planck tento teoretický předpoklad stanovil čistě matematicky, z fyzikálního hlediska mu příliš nedůvěřoval. Sám nazýval jeho přijetí "aktem zoufalství".

14.prosince 1900 zveřejnil Max Planck teoretické vysvětlení svého vyzařovacího zákona v Německém fyzikálním institutu. Původně absurdní představa, že vyzařovaná energie proudí v dávkovaných jednotkách či porcích, vstoupila do dějin vědy a už v nich setrvala. Zůstává nicméně ironií, že její autor, tedy Max Planck, kterého tolik proslavila, si vůči ní zachovával odstup.

Následovníci Maxe Plancka

V roce 1905 se chopil Planckovy opomíjené teorie světelných kvant Albert Einstein. Ukázal, že existence kvant by mohla pomoci vysvětlit starou záhadu tzv. fotoelektrického jevu. Einsteinovi to vyneslo Nobelovu cenu za fyziku a ostatní vědci začali brát kvantovou teorii vážně.

V roce 1913 přišel Niels Bohr s novou teorií struktury atomů, která vycházela právě z kvantové teorie. V roce 1923 Arthur Compton experimentálně prokázal, že rentgenové záření má kvantovou podstatu (to svědčí o tom, že fotony lze pojímat jako částice), a o rok později pak Louis de Broglie přišel s důkazem, že hmota má vlnové vlastnosti.

V letech 1925-1926 se zrodil nový obor fyziky, kvantová mechanika, u jehož vzniku stáli Erwin Schroedinger, Werner Heisenberg, Max Born a Paul Dirac. A tak by bylo možno pokračovat dále až do současnosti.

Význam

Kvantová teorie je dnes chápána jako velice úspěšná vědecká teorie. Její zakladatel Max Planck byl vyznamenán mnoha poctami, včetně Nobelovy ceny za fyziku za rok 1918. Byl rovněž členem řady prestižních vědeckých institucí. Kromě již zmíněné Pruské akademie věd také Královské společnosti v Londýně. V letech 1930-1937 byl ředitelem Ústavu císaře Viléma, z jehož čela odstoupil na protest vůči pronásledování židovských kolegů. Do funkce se opět vrátil po válce, v letech 1945-1946. Po Planckově smrti nese ústav jeho jméno.

Jméno Maxe Plancka je v názvu významné konstanty (Planckova konstanta) a zákona (Planckův vyzařovací zákon). Max Planck zemřel v Německu 4.října 1947 ve věku 89 let.

Další články

Teorie strun, díky strunám je možné překlenout možná největší rozpor dvacátého století, jímž se stal konflikt světa obecné teorie relativity a děním v oblasti kvantové mechaniky.
Když se řekne akademie
Bod neboli tečka je zdánlivě nicotná záležitost. Její význam si obvykle uvědomíme až tehdy, když někde chybí.
Říše Chimu.
Země bez lidí, jak by vypadala naše planeta, kdyby ji lidé ze dne na den opustili.
Vývoj savců.
Korejský ženšen.

Max Karl Ernst Ludwig Planck se narodil 23.dubna 1858 v Kielu. Pocházel z rodiny s dlouhou akademickou tradicí.

Informační stránky Yin.cz Jak Google využívá data, když používáte weby nebo aplikace našich partnerů